鼻咽癌(NPC)是一種易轉移的原發性鼻咽惡性腫瘤,在中國南方地區流行,其中未分化型最為常見。不幸的是,由于NPC的高侵襲性和早期轉移特征,診斷為NPC的患者在初診時往往表現為疾病晚期。盡管基于放射治療的診斷和系統治療取得了一定的進展,但NPC患者的預后仍然不理想。因此,迫切需要確定NPC生長和轉移的機制,這將有助于制定針對NPC的特定治療策略。越來越多的證據表明,表觀遺傳調節異常(如DNA甲基化、非編碼RNA和超級增強子)對NPC的發生和發展起著重要作用。然而,這些研究主要集中在轉錄水平的表觀遺傳改變,而對NPC的轉錄后修飾尚未進一步探索。
真核RNAs的轉錄后修飾,主要包括N6-甲基腺苷(m6A)、N1-甲基腺苷(m1A)和5-甲基胞嘧啶(m5C),已被證實可微調基本RNAs的化學結構特征,在調節轉錄穩定性、翻譯、可變剪接(AS)、亞細胞定位和相分離等方面具有關鍵作用。其中,m6A在高等真核生物mRNA和非編碼RNA中最為普遍。在哺乳動物中,它主要發生在RRACH(R對應于G或A;H對應于A、C或U)序列的腺嘌呤上,由一個含有METTL3/14(甲基轉移酶樣3/14)、WTAP(Wilms腫瘤1相關蛋白)和VIRMA(Vir樣m6A甲基轉移酶相關蛋白)的大型甲基轉移酶復合物催化。相比之下,兩種m6A去甲基化酶(ALKBH5和FTO)在選擇性地從其靶RNAs中去除甲基密碼方面發揮著核心作用。隨后,m6A修飾的RNAs的命運取決于reader蛋白(通常用于解釋和介導動態m6A沉積的功能結果),最終調節基因表達和細胞命運。
最近,m6A修飾的調節異常與包括癌癥發展在內的多種生物學過程有關。例如,ALKBH5通過減少FOXM1新生轉錄本上的m6A修飾,從而維持其表達,進而促進膠質母細胞瘤干細胞樣細胞的致瘤性。METTL3被證明通過上調HDGF(肝素結合生長因子)mRNA上的m6A修飾并通過IGF2BP3(胰島素樣生長因子2 mRNA結合蛋白3)依賴性途徑增強其RNA穩定性來加速細胞糖酵解并促進胃癌(GC)的進展。有趣的是,METTL14通過METTL14-YTHDF2(YTH N6-甲基腺苷RNA結合蛋白2)介導的m6A依賴性方式下調癌胎兒長鏈非編碼RNA(lncRNA)XIST的水平,從而發揮其腫瘤抑制功能。之前的研究發現ZNF750轉錄本上的低m6A沉積,這可能與ZNF750在NPC中的不穩定性和低表達有關。這些研究揭示了m6A調節因子的功能和預后價值。然而,m6A調節因子在NPC中的確切功能和潛在調節機制仍然不清楚。
近日,Cell Death & Differentiation(IF15.828)期刊在線發表了題為WTAP-mediated m6A modification of lncRNA DIAPH1-AS1 enhances its stability to facilitate nasopharyngeal carcinoma growth and metastasis的研究論文。報道了WTAP以m6A依賴性方式維持lncRNA DIAPH1-AS1的穩定性,促進MTDH-LASP1復合物的形成,保護LASP1免于泛素降解,最終促進NPC的生長和轉移的分子機制。暗示WTAP是NPC的一種新型預后和治療靶點。
首先,為了研究m6A介導因子在NPC中的潛在作用,研究人員首先基于包含31個NPC和10個非腫瘤鼻咽上皮組織的GEO數據庫GSE12452,比較了幾個關鍵m6A調節因子的mRNA水平。結果發現WTAP是最顯著差異表達的m6A調節因子,并在NPC中被鑒定為上調。qRT-PCR檢測發現,與正常樣本相比,NPC中的WTAP mRNA水平顯著更高。此外,NPC中的WTAP蛋白水平也明顯增加。一致地,九個NPC細胞系中的WTAP mRNA和蛋白質水平顯著上調。隨后,研究人員分析了WTAP在一組NPC樣本中的臨床意義,發現WTAP增加與預后不良相關。進一步的研究發現WTAP在NPC中上調是由KAT3A介導的H3K27乙?;{控的。
Fig1. WTAP在NPC中上調并作為NPC患者的預后因素
接下來,為了深入了解WTAP的功能,研究人員基于GEO數據庫(GSE12452)中的NPC微陣列數據進行了基因集富集分析(GSEA)。結果顯示上調的WTAP表達與NPC發展密切相關。接著,研究人員在細胞水平沉默WTAP,發現敲低WTAP明顯損害NPC細胞的增殖能力,并且顯著抑制了NPC細胞的遷移和侵襲;過表達WTAP則得到相反的效果。
Fig2. WTAP在體外促進NPC細胞增殖和轉移
為了進一步評估WTAP對體內NPC腫瘤生長和轉移的影響,研究人員建立了異種移植生長和腹股溝淋巴結轉移模型。結果發現沉默WTAP導致異種移植物的生長速度和腫瘤重量顯著降低。此外,WTAP敲低組的原發性足墊腫瘤和轉移性腹股溝淋巴結的體積明顯小于對照組。沉默WTAP導致對原發性腫瘤的皮膚和淋巴管的侵襲性降低。此外,WTAP沉默組腹股溝淋巴結轉移率顯著降低。表明WTAP可能通過促進細胞增殖、遷移和侵襲在NPC中發揮其致癌作用。
Fig3.?敲低WTAP干擾了NPC在體內的增殖和侵襲
最后的機制研究顯示,lncRNA DIAPH1-AS1被鑒定為WTAP的一個真正的m6A靶標。WTAP介導的DIAPH1-AS1 m6A修飾依賴于m6A reader IGF2BP2依賴性途徑增強了其穩定性。此外,DIAPH1-AS1作為分子適配器,促進了MTDH-LASP1復合物的形成,并上調LASP1的表達,最終促進NPC的生長和轉移。
Fig4. WTAP通過調節lncRNA DIAPH1-AS1 m6A修飾并破壞其RNA衰變來促進NPC腫瘤生長和轉移的模型圖
總之,本研究提出了這樣一個分子機制模型:其中WTAP以m6A依賴性方式維持lncRNA DIAPH1-AS1的穩定性,促進MTDH-LASP1復合物的形成,保護LASP1免于泛素降解,最終促進NPC的生長和轉移。強調了WTAP介導的m6A修飾對NPC中lncRNAs的演變作用,并將WTAP確定為NPC的潛在生物標志物和靶標。
?
?
原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41418-021-00905-w
本研究使用到的KAT3A、WTAP、DIAPH1-AS1、IGF2BP2、MTDH和LASP1?siRNA
及其NC對照產品,以及lncRNA FISH探針均由銳博生物提供!
?

