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解析快速同時檢測各類癌癥當(dāng)中RNA甲基化相關(guān)酶&RNA甲基化水平(上)
點擊次數(shù)：28 發(fā)布日期：2019-3-22
來源：本站 僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)
RNA甲基化作為云序生物的主打科研產(chǎn)品，已經(jīng)幫助多個研究團隊展開了RNA甲基化研究。作為國內(nèi)RNA甲基化研究的領(lǐng)跑者，云序生物是國內(nèi)RNA甲基化10分文章發(fā)表的成熟服務(wù)商，首發(fā)推出了非編碼RNA甲基化測序研究，首發(fā)推出了超微量RNA甲基化測序技術(shù)，首發(fā)推出RNA甲基化研究一站式系統(tǒng)性解決方案，云序在公眾號新年開篇當(dāng)中結(jié)合18年的綜述文章（Multiple functions of m6A RNA methylation in cancer）為廣大研究者帶來最新RNA甲基化相關(guān)酶在癌癥當(dāng)中的研究匯總。此次文章意在為大家強調(diào)RNA甲基化酶研究的重要性的同時，為大家提供成熟的RNA甲基化研究思路，如何研究，怎樣研究才是云序長期以來想為大家回答的問題。
眾所周知，RNA甲基化相關(guān)酶功能全面，在多種癌癥疾病的發(fā)生發(fā)展當(dāng)中都起到了關(guān)鍵作用。同一種酶在不同癌癥中作用竟截然相反！例如，METTL14在膠質(zhì)瘤GBM和肝癌HCC當(dāng)中是抗癌衛(wèi)士，可到了急性白血病AML當(dāng)中搖身一變成了原癌基因，變化之大令人感嘆。雖然甲基化修飾位點各種各樣，功能各有不同，但最終都引起了癌細(xì)胞表型的改變，相信在接下來的基礎(chǔ)研究中RNA甲基化酶Writer、去甲基化酶Eraser、識別蛋白Reader仍然是重中之重。
1.m6A相關(guān)酶在癌癥中的功能
甲基化轉(zhuǎn)移酶（METTL3和METTL14），去甲基化酶（NSun2，F(xiàn)TO和ALKBH5）和閱讀酶（YTHDF2）在各個癌癥中的功能總結(jié)如下。 表1. m6A RNA 甲基化修飾在各個癌癥中功能
2. m6A在癌癥中的分子機制
接下來我們將一一介紹m6A RNA 甲基化在調(diào)控腫瘤干細(xì)胞CSC分化、增殖、遷移和免疫過程中發(fā)揮的重要功能。 2.1 RNA甲基化酶與癌癥干細(xì)胞（CSC）多能性與細(xì)胞分化相關(guān) 1）造血干細(xì)胞（HSCs）因為分化狀態(tài)易于檢測往往作為研究細(xì)胞分化過程的理想模型，髓系血液惡性腫瘤最顯著的特點就是展現(xiàn)出異常的分化狀態(tài)。最新的研究表明，相比于正常的造血干細(xì)胞，白血病細(xì)胞當(dāng)中METTL3表達(dá)顯著上調(diào)，METTL3可以在白血病細(xì)胞系MOLM-13中上調(diào)包括MYC，BCL2，PTEN等靶基因的甲基化水平，從而促進這些基因的表達(dá)翻譯。這一研究也表明METTL3可以通過m6A甲基化的形式調(diào)控細(xì)胞中基因翻譯水平從而保持多能性并抑制細(xì)胞分化。在人白血病細(xì)胞系當(dāng)中抑制METTL3可以介導(dǎo)細(xì)胞分化與凋亡從而延緩白血病的病情進展。與METTL3一致，METTL14同樣在攜帶有 t(11q23) t(15；17)染色體異常的AML細(xì)胞當(dāng)中高表達(dá)，METTL14也可以通過它的靶基因（例如MYB MYC等）來發(fā)揮促癌作用，但是METTL14酶蛋白本身被SPI1基因負(fù)調(diào)控，這一上下游調(diào)控關(guān)系軸SPI1/METTL14/MYB、MYC共同調(diào)控白血病的發(fā)生發(fā)展。此外另一個RNA甲基化酶復(fù)合物成員RMB15以及m6A識別蛋白WTAP也和髓系白血病的發(fā)生發(fā)展高度相關(guān)。
在某些疾病環(huán)境下m6A甲基化水平的上升能夠抑制干細(xì)胞增殖。部分研究表明R-2HG在白血病細(xì)胞當(dāng)中展現(xiàn)出廣泛的增殖抑制作用，R-2HG通過抑制FTO的方式上調(diào)m6A甲基化水平，因而R-2HG/FTO/MYC、CEBPA調(diào)控軸可以在白細(xì)胞環(huán)境當(dāng)中發(fā)揮重要的調(diào)控功能。
2）另一方面m6A RNA甲基化水平的下調(diào)或許能起到促癌的作用。例如FTO就可以促進白血病原癌基因介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)換并抑制ATRA介導(dǎo)的白血病細(xì)胞分化。FTO通過下調(diào)靶基因（如ASB2、RARA等）的m6A甲基化水平從而發(fā)揮促癌作用。RNA穩(wěn)定性分析表明FTO對ASB2和RARA的作用部分原因正是通過影響ASB2和RARA的mRNA穩(wěn)定性而進行的，因此證明FTO/ASB2、RARA軸在AML的發(fā)病過程中起到了重要作用。 2.2 m6A甲基化和癌細(xì)胞增殖相關(guān) 1）m6A參與多種癌細(xì)胞增殖過程。乳腺癌BC的進展過程中HBXIP和METTL3存在著緊密聯(lián)系，HBXIP可以通過抑制miRNA let-7g來上調(diào)METTL3，而METTL3可以通過m6A修飾上調(diào)HBXIP的表達(dá)，形成了HBXIP/let-7g/METTL3/HBXIP的正反饋調(diào)節(jié)模式，這一調(diào)節(jié)模式可以加快乳腺癌的細(xì)胞增殖。以人肝癌（HCC）為例，表達(dá)上調(diào)的METTL3通過特殊方式調(diào)控HCC的進展過程。SOC家族當(dāng)中的SOCS2是一個抑癌基因，該基因可以負(fù)調(diào)控JAK/STAT信號通路，而恰巧METTL3就可以上調(diào)SOCS2 mRNA的m6A甲基化水平從而通過依賴YTHDF2的方式降解其mRNA，從而降低SOCS2的表達(dá)量。 2.3 m6A RNA甲基化增強癌細(xì)胞的遷移和轉(zhuǎn)移 1）轉(zhuǎn)移性HCC當(dāng)中，METTL3調(diào)控的m6A修飾可以影響DGCR8對pri-miRNA加工過程。METTL14也可以通過調(diào)控DGCR8識別或者結(jié)合pri-miRNA的過程來影響pri-miRNA的加工成熟，實驗證明METTL14的敲除會導(dǎo)致pri-miR126的加工停滯，成熟miR126表達(dá)量的下調(diào)，要知道m(xù)iR126是腫瘤轉(zhuǎn)移的重要抑制分子，miR126的表達(dá)下調(diào)可以導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力的增強。
2）在結(jié)直腸癌（CRC）當(dāng)中，絲氨酸蛋白酶是腫瘤微環(huán)境當(dāng)中的重要成員，他們可以通過蛋白水解的方式選擇性的活化PAR2受體。研究表明PAR2的活化可以通過NSun2降低miR-125b的表達(dá)，NSun2可以甲基化miR-125b的前體分子pre-miR-125b從而干擾該分子的成熟加工過程，進而減少成熟miR-125b的表達(dá)量。miR-125b的表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致其靶基因Gab2的增加，從而大大的增強了細(xì)胞的遷移能力。
3）人的胰腺癌當(dāng)中（PC），YTHDF2在mRNA水平和蛋白水平均有明顯增高，并且YTHDF2可以調(diào)控細(xì)胞增殖以及上皮細(xì)胞至間充質(zhì)細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)換（EMT）。YTHDF2通過Akt/GSK3b/CYclinD1通路調(diào)控細(xì)胞增殖以及EMT，并且抑制遷移、侵襲以及黏附能力。 2.4 m6A參與腫瘤免疫過程 最初的文獻(xiàn)報道，m6A甲基化通過靶向IL-7/STAT5/SOCS軸參與調(diào)控T細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。Toll樣受體（TLRs）是內(nèi)源性免疫系統(tǒng)中最保守的分子，是針對病原體的第一道防線。帶有m6A甲基化修飾的RNA分子不能活化部分TLR分子，這一過程導(dǎo)致TLR受體不能識別包含病毒核酸在內(nèi)的部分病原體，m6A甲基化還會影響堿基配對過程，因而m6A使RNA復(fù)合物不穩(wěn)定，進而解釋為什么帶有m6A修飾的RNA分子不能激活TLR3。相比于不帶修飾的RNA分子，m6A修飾的RNA分子可以讓樹狀細(xì)胞DCs表達(dá)分泌更少的細(xì)胞因子和活化因子。躲過了第一道防御系統(tǒng)的病毒組分會進一步激活癌癥相關(guān)的信號通路從而引起癌癥的發(fā)生發(fā)展。
總結(jié)
RNA甲基化酶以及RNA甲基化在多種疾病當(dāng)中的作用已經(jīng)被相繼報道，本篇文章中云序生物整合RNA甲基化最新酶以及RNA甲基化在癌癥及癌癥干細(xì)胞當(dāng)中的相關(guān)研究，云序生物建議更多的研究者選擇在不同病理生理背景下關(guān)注RNA甲基化相關(guān)酶以及RNA甲基化研究，那么如何做到快速同時檢測RNA甲基化相關(guān)酶 RNA甲基化，云序生物推薦一個捷徑，同時做RNA-seq m6A-seq，在RNA-seq數(shù)據(jù)當(dāng)中快速查找各種重要酶的下落，鎖定其表達(dá)變化情況，然后再整合m6A-seq數(shù)據(jù)，從而由酶下手，到RNA甲基化水平，再到RNA-seq水平尋找基因表達(dá)情況。m6A-seq RNA-seq一氣呵成，同時體現(xiàn)了性價比，既解決RNA甲基化水平的檢測，也解決了轉(zhuǎn)錄組水平的檢測，同時還能知道上游的RNA甲基化酶的變化。想要更詳細(xì)的方案，可以來電咨詢我們專業(yè)的技術(shù)人員。在下一期公眾號當(dāng)中，我們將為大家具體解析如何從酶入手，研究不同疾病背景下酶的作用，發(fā)表一篇高質(zhì)量的RNA甲基化研究文章。 云序生物RNA甲基化產(chǎn)品列表
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1.m6A相關(guān)酶在癌癥中的功能
甲基化轉(zhuǎn)移酶（METTL3和METTL14），去甲基化酶（NSun2，F(xiàn)TO和ALKBH5）和閱讀酶（YTHDF2）在各個癌癥中的功能總結(jié)如下。 表1. m6A RNA 甲基化修飾在各個癌癥中功能
2. m6A在癌癥中的分子機制
接下來我們將一一介紹m6A RNA 甲基化在調(diào)控腫瘤干細(xì)胞CSC分化、增殖、遷移和免疫過程中發(fā)揮的重要功能。 2.1 RNA甲基化酶與癌癥干細(xì)胞（CSC）多能性與細(xì)胞分化相關(guān) 1）造血干細(xì)胞（HSCs）因為分化狀態(tài)易于檢測往往作為研究細(xì)胞分化過程的理想模型，髓系血液惡性腫瘤最顯著的特點就是展現(xiàn)出異常的分化狀態(tài)。最新的研究表明，相比于正常的造血干細(xì)胞，白血病細(xì)胞當(dāng)中METTL3表達(dá)顯著上調(diào)，METTL3可以在白血病細(xì)胞系MOLM-13中上調(diào)包括MYC，BCL2，PTEN等靶基因的甲基化水平，從而促進這些基因的表達(dá)翻譯。這一研究也表明METTL3可以通過m6A甲基化的形式調(diào)控細(xì)胞中基因翻譯水平從而保持多能性并抑制細(xì)胞分化。在人白血病細(xì)胞系當(dāng)中抑制METTL3可以介導(dǎo)細(xì)胞分化與凋亡從而延緩白血病的病情進展。與METTL3一致，METTL14同樣在攜帶有 t(11q23) t(15；17)染色體異常的AML細(xì)胞當(dāng)中高表達(dá)，METTL14也可以通過它的靶基因（例如MYB MYC等）來發(fā)揮促癌作用，但是METTL14酶蛋白本身被SPI1基因負(fù)調(diào)控，這一上下游調(diào)控關(guān)系軸SPI1/METTL14/MYB、MYC共同調(diào)控白血病的發(fā)生發(fā)展。此外另一個RNA甲基化酶復(fù)合物成員RMB15以及m6A識別蛋白WTAP也和髓系白血病的發(fā)生發(fā)展高度相關(guān)。
在某些疾病環(huán)境下m6A甲基化水平的上升能夠抑制干細(xì)胞增殖。部分研究表明R-2HG在白血病細(xì)胞當(dāng)中展現(xiàn)出廣泛的增殖抑制作用，R-2HG通過抑制FTO的方式上調(diào)m6A甲基化水平，因而R-2HG/FTO/MYC、CEBPA調(diào)控軸可以在白細(xì)胞環(huán)境當(dāng)中發(fā)揮重要的調(diào)控功能。
2）另一方面m6A RNA甲基化水平的下調(diào)或許能起到促癌的作用。例如FTO就可以促進白血病原癌基因介導(dǎo)的細(xì)胞轉(zhuǎn)換并抑制ATRA介導(dǎo)的白血病細(xì)胞分化。FTO通過下調(diào)靶基因（如ASB2、RARA等）的m6A甲基化水平從而發(fā)揮促癌作用。RNA穩(wěn)定性分析表明FTO對ASB2和RARA的作用部分原因正是通過影響ASB2和RARA的mRNA穩(wěn)定性而進行的，因此證明FTO/ASB2、RARA軸在AML的發(fā)病過程中起到了重要作用。 2.2 m6A甲基化和癌細(xì)胞增殖相關(guān) 1）m6A參與多種癌細(xì)胞增殖過程。乳腺癌BC的進展過程中HBXIP和METTL3存在著緊密聯(lián)系，HBXIP可以通過抑制miRNA let-7g來上調(diào)METTL3，而METTL3可以通過m6A修飾上調(diào)HBXIP的表達(dá)，形成了HBXIP/let-7g/METTL3/HBXIP的正反饋調(diào)節(jié)模式，這一調(diào)節(jié)模式可以加快乳腺癌的細(xì)胞增殖。以人肝癌（HCC）為例，表達(dá)上調(diào)的METTL3通過特殊方式調(diào)控HCC的進展過程。SOC家族當(dāng)中的SOCS2是一個抑癌基因，該基因可以負(fù)調(diào)控JAK/STAT信號通路，而恰巧METTL3就可以上調(diào)SOCS2 mRNA的m6A甲基化水平從而通過依賴YTHDF2的方式降解其mRNA，從而降低SOCS2的表達(dá)量。 2.3 m6A RNA甲基化增強癌細(xì)胞的遷移和轉(zhuǎn)移 1）轉(zhuǎn)移性HCC當(dāng)中，METTL3調(diào)控的m6A修飾可以影響DGCR8對pri-miRNA加工過程。METTL14也可以通過調(diào)控DGCR8識別或者結(jié)合pri-miRNA的過程來影響pri-miRNA的加工成熟，實驗證明METTL14的敲除會導(dǎo)致pri-miR126的加工停滯，成熟miR126表達(dá)量的下調(diào)，要知道m(xù)iR126是腫瘤轉(zhuǎn)移的重要抑制分子，miR126的表達(dá)下調(diào)可以導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力的增強。
2）在結(jié)直腸癌（CRC）當(dāng)中，絲氨酸蛋白酶是腫瘤微環(huán)境當(dāng)中的重要成員，他們可以通過蛋白水解的方式選擇性的活化PAR2受體。研究表明PAR2的活化可以通過NSun2降低miR-125b的表達(dá)，NSun2可以甲基化miR-125b的前體分子pre-miR-125b從而干擾該分子的成熟加工過程，進而減少成熟miR-125b的表達(dá)量。miR-125b的表達(dá)下調(diào)導(dǎo)致其靶基因Gab2的增加，從而大大的增強了細(xì)胞的遷移能力。
3）人的胰腺癌當(dāng)中（PC），YTHDF2在mRNA水平和蛋白水平均有明顯增高，并且YTHDF2可以調(diào)控細(xì)胞增殖以及上皮細(xì)胞至間充質(zhì)細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)換（EMT）。YTHDF2通過Akt/GSK3b/CYclinD1通路調(diào)控細(xì)胞增殖以及EMT，并且抑制遷移、侵襲以及黏附能力。 2.4 m6A參與腫瘤免疫過程 最初的文獻(xiàn)報道，m6A甲基化通過靶向IL-7/STAT5/SOCS軸參與調(diào)控T細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。Toll樣受體（TLRs）是內(nèi)源性免疫系統(tǒng)中最保守的分子，是針對病原體的第一道防線。帶有m6A甲基化修飾的RNA分子不能活化部分TLR分子，這一過程導(dǎo)致TLR受體不能識別包含病毒核酸在內(nèi)的部分病原體，m6A甲基化還會影響堿基配對過程，因而m6A使RNA復(fù)合物不穩(wěn)定，進而解釋為什么帶有m6A修飾的RNA分子不能激活TLR3。相比于不帶修飾的RNA分子，m6A修飾的RNA分子可以讓樹狀細(xì)胞DCs表達(dá)分泌更少的細(xì)胞因子和活化因子。躲過了第一道防御系統(tǒng)的病毒組分會進一步激活癌癥相關(guān)的信號通路從而引起癌癥的發(fā)生發(fā)展。
總結(jié)
RNA甲基化酶以及RNA甲基化在多種疾病當(dāng)中的作用已經(jīng)被相繼報道，本篇文章中云序生物整合RNA甲基化最新酶以及RNA甲基化在癌癥及癌癥干細(xì)胞當(dāng)中的相關(guān)研究，云序生物建議更多的研究者選擇在不同病理生理背景下關(guān)注RNA甲基化相關(guān)酶以及RNA甲基化研究，那么如何做到快速同時檢測RNA甲基化相關(guān)酶 RNA甲基化，云序生物推薦一個捷徑，同時做RNA-seq m6A-seq，在RNA-seq數(shù)據(jù)當(dāng)中快速查找各種重要酶的下落，鎖定其表達(dá)變化情況，然后再整合m6A-seq數(shù)據(jù)，從而由酶下手，到RNA甲基化水平，再到RNA-seq水平尋找基因表達(dá)情況。m6A-seq RNA-seq一氣呵成，同時體現(xiàn)了性價比，既解決RNA甲基化水平的檢測，也解決了轉(zhuǎn)錄組水平的檢測，同時還能知道上游的RNA甲基化酶的變化。想要更詳細(xì)的方案，可以來電咨詢我們專業(yè)的技術(shù)人員。在下一期公眾號當(dāng)中，我們將為大家具體解析如何從酶入手，研究不同疾病背景下酶的作用，發(fā)表一篇高質(zhì)量的RNA甲基化研究文章。 云序生物RNA甲基化產(chǎn)品列表
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