ALKBH3

近日，中山大学王红胜/吴一诺、海南大学罗海彬课题组在国际顶级药物化学期刊《Journal of Medicinal Chemistry》上发表了一篇题为“发现一种新型选择性和细胞活性 N6-甲基腺苷 RNA 脱甲基酶 ALKBH5 抑制剂”的研究论文。该研究通过虚拟筛选和结构优化，成功发现了一种新型的、具有选择性和细胞活性的N6-甲基腺苷（m6A）RNA去甲基化酶ALKBH5共价抑制剂W23-1006，并系统性地验证了其在调控m6A修饰以及抑制三阴性乳腺癌（TNBC）发展中的潜在治疗价值。 图片来源：ACS 01 Background 研究背景 ALKBH5在癌症中的作用 ALKBH5的致癌性：ALKBH5在多种癌症中表现出致癌性，包括乳腺癌、急性髓系白血病（AML）、胶质母细胞瘤和多发性骨髓瘤。在乳腺癌中，ALKBH5的高表达与不良预后相关，尤其是在三阴性乳腺癌（TNBC）中，其表达水平更高。 TNBC的特点及治疗挑战：TNBC是乳腺癌中最危险的亚型，缺乏雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）和HER2的表达，导致对内分泌治疗和HER2靶向治疗不敏感。目前，化疗是TNBC的主要治疗手段，但效果不佳，因此迫切需要开发新的治疗策略。 ALKBH5抑制剂的研究现状 现有抑制剂的局限性：尽管已有研究报道了少数ALKBH5抑制剂，但大多数抑制剂存在选择性差、活性不足或缺乏体内验证等问题。例如，Malacrida等发现的MV1035虽然对胶质母细胞瘤细胞有效，但未测定其对ALKBH5的IC50值和选择性；Selberg等报道的两种化合物虽然对ALKBH5有抑制作用，但仅在高浓度下有效。 鉴于ALKBH5在TNBC中的重要作用，开发高效、选择性强且具有细胞活性的ALKBH5抑制剂对于癌症治疗具有重要意义。因此，本研究旨在通过虚拟筛选和结构优化，发现并开发一种新型的ALKBH5抑制剂，以期为TNBC治疗提供新的策略。 02 Drug Design 药物设计与评价 ①AG-690/34437009是一种潜在的选择性 ALKBH5 抑制剂 作者通过虚拟筛选和生化实验验证，发现化合物AG-690/34437009是一种潜在的选择性ALKBH5抑制剂。研究团队采用虚拟筛选策略，包括分子对接、分子动力学模拟和自由能计算，从超过20万种化合物中筛选出300个具有不同骨架的化合物，并进一步通过MD模拟和自由能计算筛选出35个候选化合物。为了验证这些化合物对ALKBH5的抑制作用，作者建立了限制性内切酶消化实验，使用含有m6A修饰的单链DNA作为底物，通过DpnII酶的消化反应来判断ALKBH5的活性。实验结果显示，AG-690/34437009在200 μM浓度下对ALKBH5表现出显著的抑制作用。进一步的MazF RNA内切酶实验表明，AG-690/34437009对ALKBH5的半数抑制浓度（IC50）为11.76 μM，且其对FTO的抑制作用较弱（IC50为135.7 μM），显示出对ALKBH5的选择性抑制作用。这一发现为后续的结构优化和药物开发提供了重要基础。 图片来源：ACS ②苗头化合物 AG-690/34437009 的结构优化 作者对初步筛选得到的化合物AG-690/34437009进行了结构优化，以提高其对ALKBH5的抑制活性和选择性。通过结合分子对接、结合模式分析以及实验验证，作者对AG-690/34437009的结构进行了系统改造，最终获得了活性更高的抑制剂W23-1006。 研究团队首先分析了AG-690/34437009与ALKBH5的结合模式，发现该化合物通过与C200残基形成共价键以及与L129和R130形成氢键来抑制ALKBH5的活性。基于这一结合模式，作者对化合物的结构进行了优化，包括去除或替换某些基团以增强与ALKBH5的相互作用。例如，通过去除羟基、替换氯原子为甲氧基等策略，合成了多个衍生物（如W23-1001至W23-1008），并测试了它们对ALKBH5的抑制活性。 在优化过程中，作者发现W23-1006（R1=4-OMe，R2=3-Br，R3=5-NO₂）表现出最佳的抑制活性，其对ALKBH5的IC₅₀值为3.848 μM，比AG-690/34437009降低了约3倍。此外，W23-1006对FTO的抑制活性较弱（IC₅₀为113.7 μM），显示出良好的选择性。通过分子对接和MM-GBSA计算，作者进一步确认了W23-1006的E异构体比Z异构体具有更稳定的结合能力，这可能是其高活性的原因之一。 图片来源：ACS ③W23-1006 在 C200 处与 ALKBH5 共价结合 首先，作者发现W23-1006对ALKBH5的抑制作用随着孵育时间的延长而增强，这提示W23-1006可能是一个共价抑制剂。为了验证这一点，作者进行了缓冲液置换实验，结果表明即使在去除W23-1006后，ALKBH5的去甲基化活性仍未恢复，这进一步支持了W23-1006是通过共价结合抑制ALKBH5的假设。 接下来，作者利用液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）技术分析了W23-1006与ALKBH5的结合位点。实验结果显示，W23-1006处理后，ALKBH5蛋白中C200残基发生了质量变化，表明W23-1006与C200形成了共价键。此外，作者还通过突变实验进一步验证了这一点。他们构建了C200G突变体，并发现该突变体对W23-1006的抑制作用不敏感，而野生型ALKBH5则被W23-1006显著抑制。这些结果明确指出了W23-1006与ALKBH5的C200残基之间的共价结合。 为了深入了解W23-1006与ALKBH5之间的反应机制，作者进行了动力学分析。通过测定抑制常数（KI）和最大失活速率常数（kinact），计算得到kinact/KI值为117.65 M⁻¹s⁻¹，表明W23-1006与ALKBH5的结合是一个两步过程：第一步是可逆结合，第二步是共价键的形成。此外，作者还通过微尺度热泳（MST）实验测定了W23-1006与ALKBH5之间的解离常数（Kd）为5.985 μM。 最后，作者通过计算化学方法对W23-1006与C200之间的反应进行了理论分析。他们构建了两个模型，并通过内在反应坐标（IRC）计算和势能图分析，发现该反应是一个协同的亲核芳香取代反应（SNAr），且反应过程中没有中间体生成。模型计算表明，水分子可能参与了过渡态的形成和离去基团的释放，从而降低了反应的能垒。 综上所述，本部分研究通过实验和理论计算，证实了W23-1006能够与ALKBH5的C200残基共价结合，并详细揭示了这种结合的机制和动力学特征。这一发现为理解W23-1006的抑制作用提供了重要依据，并为其作为潜在的抗癌药物开发奠定了基础。 图片来源：ACS 03 In vitro In Vivo 体内外评价 ①W23-1006对TNBC细胞的细胞活性 作者通过一系列细胞实验，系统地研究了W23-1006对三阴性乳腺癌（TNBC）细胞的活性。实验结果表明，W23-1006能够显著提高TNBC细胞系（MDA-MB-231和BT549）中mRNA的m6A水平，这一效果通过HPLC-MS/MS技术得到验证，且与ALKBH5基因敲低后的效果相似，进一步证实了W23-1006通过抑制ALKBH5来发挥作用。在细胞增殖方面，W23-1006显著抑制了MDA-MB-231和BT549细胞的增殖，其半数抑制浓度（IC50）分别为10.31 μM和6.338 μM，而对正常肝细胞系WRL68的毒性较低（IC50为50.29 μM），显示出对TNBC细胞的选择性毒性。此外，W23-1006还显著抑制了TNBC细胞的迁移能力，这一效果在划痕实验和Transwell实验中得到证实，且抑制作用并非由于细胞凋亡引起。在细胞周期方面，10 μM W23-1006处理后，细胞在G2/M期的比例显著下降，表明W23-1006可能通过调节细胞周期来抑制细胞增殖。此外，W23-1006还显著增强了TNBC细胞对阿霉素（Dox）的敏感性，使Dox的IC50值从2.970 μM降低到0.4178 μM，显示出潜在的化疗增敏作用。这些结果表明，W23-1006不仅能够通过抑制ALKBH5的活性来抑制TNBC细胞的增殖和迁移，还能够调节细胞周期并增强化疗药物的敏感性，为TNBC的治疗提供了新的策略。。 图片来源：ACS ②W23-1006 通过 m6A 抑制 FN1 表达 作者通过一系列实验揭示了W23-1006通过增加m6A修饰水平来抑制纤维连接蛋白1（FN1）的表达，进而抑制TNBC细胞的上皮-间质转化（EMT）过程和肿瘤进展。作者首先对MDA-MB-231细胞进行RNA测序（RNA-seq），发现W23-1006处理后，细胞中与细胞黏附相关的基因表达发生显著变化，且其基因表达谱与上皮-间质转化（EMT）相关基因集呈负相关，表明W23-1006可能通过调节EMT相关基因来抑制TNBC细胞的迁移和侵袭能力。通过分析EMT相关基因、m6A-seq数据以及差异表达基因的重叠，作者发现FN1是W23-1006处理后显著下调的基因之一。FN1在肿瘤的EMT过程中起关键作用，且在TNBC中高表达，与不良预后相关。实验结果显示，W23-1006处理显著降低了FN1的mRNA和蛋白表达水平，而ALKBH5的过表达则增强了FN1的表达，且这种增强作用可被W23-1006逆转。为了验证W23-1006是否通过m6A修饰来调控FN1表达，作者进行了m6A-RIP-RT-qPCR实验，结果显示W23-1006处理显著增加了FN1 mRNA上的m6A修饰水平。此外，W23-1006处理并未影响FN1的前体mRNA水平，表明其作用机制并非通过转录调控，而是通过增加m6A修饰来影响FN1 mRNA的稳定性。作者进一步通过Actinomycin D（ActD）实验评估了FN1 mRNA的稳定性，结果显示W23-1006处理显著缩短了FN1 mRNA的半衰期，从6.481小时降至1.544小时，表明m6A修饰加速了FN1 mRNA的降解。m6A修饰能够被YTHDF2等含有YT521-B同源（YTH）结构域的蛋白识别，进而促进其靶mRNA的降解。作者通过YTHDF2-RIP实验发现，W23-1006处理显著增加了YTHDF2在FN1 mRNA上的富集水平，且这种富集与FN1 mRNA的降解相关。此外，YTHDF2的过表达也加速了FN1 mRNA的降解，进一步证实了YTHDF2在W23-1006介导的FN1 mRNA降解中的关键作用。综上所述，W23-1006通过抑制ALKBH5的活性，增加了FN1 mRNA上的m6A修饰水平，进而加速了FN1 mRNA的降解，降低了FN1的表达。这一机制不仅解释了W23-1006抑制TNBC细胞迁移和侵袭的分子基础，还为m6A修饰在肿瘤治疗中的潜在应用提供了新的见解。 图片来源：ACS ③W23-1006 的体内评估 作者对W23-1006的体内抗肿瘤效果进行了全面评估，涵盖了药代动力学特性、急性毒性以及在三阴性乳腺癌（TNBC）模型中的抗肿瘤活性。研究显示，W23-1006在人微粒体中的半衰期为4.38分钟，而在小鼠体内，其血浆最大浓度在给药后15分钟达到峰值，半衰期为0.509−0.983小时，表明其在小鼠体内吸收和分布迅速，但代谢和清除也较快。在急性毒性实验中，小鼠接受100 mg/kg和250 mg/kg剂量的W23-1006后，在72小时内未出现明显的临床症状或死亡，显示出良好的耐受性。在体内抗肿瘤活性方面，作者构建了MDA-MB-231细胞的皮下移植瘤模型和MDA-MB-231LMF3细胞的肺转移模型。在皮下移植瘤模型中，W23-1006显著抑制了肿瘤的生长，降低了肿瘤体积和重量，且免疫组化染色显示FN1和Ki-67蛋白表达水平下降。在肺转移模型中，W23-1006显著减少了肺部转移灶的数量。此外，安全性评估显示，W23-1006处理的小鼠体重、饮食未受影响，多个器官的HE染色未见明显病理异常，血清中的ALT和AST水平也未出现显著差异，表明W23-1006对小鼠肝功能无明显影响。这些结果表明，W23-1006在体内具有显著的抗肿瘤活性，且安全性良好，为TNBC治疗提供了有力的体内证据。 图片来源：ACS 总结 尽管已有研究报道了多种ALKBH5抑制剂，但这些抑制剂大多存在选择性不足、活性较低或缺乏系统的体内抗肿瘤效果验证等问题。本研究通过虚拟筛选和结构优化，成功发现并开发了一种新型的、具有选择性和细胞活性的ALKBH5共价抑制剂W23-1006，其对ALKBH5的半数抑制浓度（IC₅₀）为3.848 μM，显示出比FTO和ALKBH3更强的抑制活性，且具有良好的特异性。实验结果表明，W23-1006能够显著抑制TNBC细胞的增殖、迁移和集落形成能力，同时增强细胞对阿霉素（Dox）的敏感性。研究进一步揭示了W23-1006的作用机制，通过RNA测序分析发现，W23-1006处理后，细胞中与上皮-间质转化（EMT）相关的基因表达发生显著变化，特别是纤维连接蛋白1（FN1）的表达水平显著降低。W23-1006通过增加FN1 mRNA上的m⁶A修饰水平，加速其降解，从而降低FN1的表达。这一机制不仅解释了W23-1006抑制TNBC细胞迁移和侵袭的分子基础，还为m⁶A修饰在肿瘤治疗中的潜在应用提供了新的见解。在体内实验中，W23-1006在MDA-MB-231细胞的皮下移植瘤模型和肺转移模型中均显示出显著的抗肿瘤活性，且未引起明显的毒性反应。这些结果进一步证实了W23-1006作为潜在TNBC治疗药物的前景。作者强调，TNBC是一种预后较差、易发生远处转移且复发率高的乳腺癌亚型，目前的治疗手段有限。本研究揭示了ALKBH5在TNBC中的致癌作用，并证实了W23-1006作为一种选择性ALKBH5抑制剂在TNBC治疗中的潜力。此外，ALKBH5在其他多种癌症中也表现出致癌性，因此W23-1006的发现不仅为TNBC治疗提供了新的策略，也为其他ALKBH5相关癌症的治疗提供了潜在的药物候选。综上所述，本研究通过系统的实验验证了W23-1006作为一种新型ALKBH5抑制剂在TNBC治疗中的潜在应用价值，其通过增加m⁶A修饰水平来抑制FN1表达的机制为肿瘤治疗提供了新的靶点和思路。未来的研究将进一步探索W23-1006的临床应用潜力，为癌症治疗提供新的选择。。 参考来源： https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c01542 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！ 长按关注本公众号  粉丝群/投稿/授权/广告等 请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

引言 RNA甲基化是一种常见的转录后修饰，在研究领域中引起了广泛关注。它通过调节RNA剪接、翻译、运输和稳定性，对多种生物功能进行调控。值得注意的是，研究表明，RNA甲基化对肿瘤免疫具有显著影响。主要的RNA甲基化类型包括N6-甲基腺嘌呤(m6A)、5-甲基胞嘧啶(m5C)、N1-甲基腺嘌呤(m1A)、N7-甲基鸟嘌呤(m7G)和3-甲基胞嘧啶(m3C)。RNA甲基化参与了肿瘤微环境(TME)的调控。通过影响RNA翻译和稳定性，RNA甲基化通过“写入者”、“擦除者”和“读取者”调节免疫细胞和免疫因子的失调。因此，RNA甲基化在调节肿瘤免疫和介导多种生物行为（包括增殖、侵袭、转移等）中起着关键作用。 6月20日Molecular Cancer发表的综述“The role of RNA methylation in tumor immunity and its potential in immunotherapy”，讨论了几种RNA甲基化的机制和功能，全面概述了它们在肿瘤微环境和免疫细胞中的生物作用和基本机制。通过探讨这些RNA修饰如何介导肿瘤免疫逃逸，还分析了它们在免疫治疗中的潜在应用，为RNA甲基化新靶点的识别和提高癌症免疫治疗效果提供新的见解和策略。 RNA修饰通过对RNA碱基和核糖的化学变化，显著影响基因表达。到目前为止，研究人员已经在各种RNA类别（包括原核生物和真核生物）中鉴定出了超过170种化学修饰。其中，RNA甲基化占所有RNA修饰的60%以上，在转录后基因调控中起着重要作用。主要的RNA甲基化形式包括N1-甲基腺嘌呤(m1A)、N6-甲基腺嘌呤(m6A)、5-甲基胞嘧啶(m5C)、N7-甲基鸟嘌呤(m7G)和3-甲基胞嘧啶(m3C)，这表明它在塑造基因调控的复杂景观中具有广泛存在和重要意义。RNA甲基化由三类蛋白质介导：“写入者”催化甲基基团的添加；“读取者”识别这些修饰；“擦除者”去除这些修饰，每种蛋白质通过独特的机制发挥作用。这些蛋白质调节多种RNA类型和信号通路，包括mRNA、tRNA、长链非编码RNA(lncRNA)、小RNA(sRNA)等。 作为一个动态且可逆的过程，RNA甲基化调节着关键的生物过程，如剪接、翻译、运输和RNA稳定性。大量研究表明，RNA甲基化在多种癌症的发生和进展中起着至关重要的作用，包括乳腺癌、肺癌、结直肠癌(CRC)、肝细胞癌(HCC)、胃癌(GC)、食道癌(EC)、前列腺癌(PCa)、膀胱癌、卵巢癌、急性髓性白血病(AML)、胰腺癌等，凸显了它在恶性肿瘤中的关键作用。 近年来，许多研究强调了RNA甲基化与各种免疫过程之间的密切关联，特别是在肿瘤免疫背景下。此外，调控蛋白的异常表达与致癌活动和增强的转移特性有关。RNA甲基化还在维持肿瘤微环境(TME)的稳态和代谢重编程中起着关键作用，影响免疫细胞的功能。TME由包括免疫细胞、基质细胞、细胞外基质、血管和其他可溶性因子在内的复杂多细胞基质组成。RNA甲基化通过影响癌基因和转移能力，破坏TME的和谐，损害免疫细胞功能，从而促进肿瘤免疫逃逸。例如，m6A写入者METTL3已知维持高水平的糖酵解，并在HCC中诱导代谢重编程。这种酶还影响巨噬细胞极化、树突状细胞的活化、效应T细胞的分化和增殖以及免疫检查点的表达。这些相互作用展示了RNA甲基化如何将TME和免疫细胞与肿瘤免疫逃逸的机制联系起来。目前，研究人员正在探索可能抑制METTL3和其他RNA甲基化调节因子的潜在抑制剂，希望这些化合物能用于免疫治疗。 RNA甲基化是一种常见的转录后修饰(post-transcriptional modification)，在基因表达调控中扮演着关键角色。近年来，研究人员发现，RNA甲基化不仅在正常生理过程中重要，而且在肿瘤的发生和发展中也起到关键作用。尤其是它在调控肿瘤免疫和免疫逃逸方面的功能，引起了广泛关注。 RNA甲基化的类型与机制 目前已知的RNA甲基化类型超过170种，其中最主要的包括N6-甲基腺嘌呤(m6A)、5-甲基胞嘧啶(m5C)、N1-甲基腺嘌呤(m1A)、N7-甲基鸟嘌呤(m7G)和3-甲基胞嘧啶(m3C)。这些修饰通过特定的蛋白质进行调控： 写入者(Writers)：如METTL3和METTL14等，催化甲基基团的添加。 擦除者(Erasers)：如FTO和ALKBH5等，去除甲基基团。 读取者(Readors)：如YTHDF1和IGF2BP1等，识别并结合甲基化修饰，调控RNA的功能。 其中，m6A是最常见的RNA甲基化形式，广泛存在于mRNA、rRNA、tRNA、长链非编码RNA(lncRNA)和小RNA(sRNA)中。m6A甲基化调控着RNA的剪接、翻译、稳定性和运输等关键生物过程。 RNA甲基化的机制以及RNA甲基化如何调控RNA的命运和生物功能（Credit: Molecular Cancer） RNA甲基化的写入者(Writers)：m6A：METTL3和METTL14；m5C：NSUN2；m1A： TRMT10A；m7G：METTL1。 RNA甲基化的擦除者(Erasers)：m6A：FTO和ALKBH5。 RNA甲基化的读取者(Readors)：IGF2BP1/2/3、YTHDF1/2/3、YTHDC1/2/3、YBX1、ALYREF、CBC、eIF4E等蛋白质可以识别并结合RNA上的甲基化修饰。 RNA甲基化对RNA命运的调控：RNA甲基化可以调控mRNA的剪接、导出、稳定性、降解和翻译等生物功能。 关键蛋白：METTL3 (methyltransferase-like 3)，FTO (obesity-associated protein)，ALKBH5 (AlkB homolog 5)，TET1/2/3 (ten-eleven translocation proteins 1/2/3)，ALKBH1 (α-ketoglutarate-dependent dioxygenase ABH1) RNA甲基化在肿瘤中的作用 大量研究表明，RNA甲基化在多种癌症的发生和进展中起着至关重要的作用。例如，m6A写入者METTL3在肝细胞癌(HCC)中维持高水平的糖酵解，并诱导代谢重编程。这种酶还影响巨噬细胞的极化、树突状细胞的活化、效应T细胞的分化和增殖以及免疫检查点的表达。 METTL3在HCC中的作用：研究表明，METTL3通过上调葡萄糖转运蛋白(GLUT1)的表达，促进糖酵解进程，从而为肿瘤细胞的增殖提供必要的能量条件。此外，METTL3还通过调控HIF-1α的表达，促进缺氧条件下肿瘤细胞的存活和增殖。 NSUN2在食道癌中的作用：NSUN2通过稳定GRB2的表达，增强癌细胞的增殖和迁移能力。另有研究表明，NSUN2能够通过调控CDKN1A的表达，抑制脂肪生成，表明NSUN2在肿瘤代谢重编程中也起到重要作用。 肿瘤微环境(TME)的组成以及RNA甲基化如何通过缺氧、代谢重编程和酸性环境来促进肿瘤免疫逃逸（Credit: Molecular Cancer） 肿瘤微环境的组成：肿瘤微环境包括免疫细胞、基质细胞、细胞外基质、血管和其他可溶性因子。 RNA甲基化在肿瘤免疫逃逸中的作用：缺氧诱导因子(HIF)通过m6A、m5C、m1A和m7G RNA甲基化来调控免疫抑制性TME的形成，并促进肿瘤免疫逃逸。RNA甲基化调控生物代谢，包括葡萄糖代谢、脂质代谢和氨基酸代谢，导致免疫细胞功能障碍和酸性环境的形成，从而促进肿瘤发生、血管生成和肿瘤细胞增殖。这些变化进一步加重组织缺氧，促进肿瘤进展。 代谢重编程与肿瘤进展：葡萄糖代谢：通过m6A、m5C、m1A和m7G RNA甲基化调控葡萄糖代谢途径，促进肿瘤细胞的糖酵解；脂质代谢：RNA甲基化调控脂质代谢，影响脂肪酸的合成、降解和储存，促进肿瘤细胞的膜结构和能量生成；氨基酸代谢：RNA甲基化调控非必需氨基酸(NEAAs)和必需氨基酸(EAAs)的代谢，影响肿瘤细胞的生长和免疫逃逸。 相互作用与协同作用：缺氧、代谢重编程和酸性环境相互作用，共同促进肿瘤免疫逃逸；缺氧环境激活HIF，进一步调控RNA甲基化，促进肿瘤进展；代谢重编程导致酸性环境的形成，影响免疫细胞功能，加剧肿瘤免疫逃逸。 RNA甲基化与肿瘤免疫 RNA甲基化在肿瘤免疫调控中发挥着重要作用。它通过影响肿瘤微环境(TME)中的免疫细胞和免疫因子的失调，调节肿瘤免疫逃逸机制。主要机制包括： 调控免疫细胞功能：RNA甲基化通过调控免疫细胞如巨噬细胞、树突状细胞(DCs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)和调节性T细胞(Tregs)的功能，影响肿瘤免疫逃逸。例如，m6A写入者METTL3促进巨噬细胞的M1极化，增强其抗肿瘤能力，而FTO则通过抑制NF-κB信号通路，抑制M1和M2巨噬细胞的极化。 调控TME稳态：RNA甲基化通过调控糖酵解、脂肪代谢和氨基酸代谢，影响TME的代谢重编程，进而影响肿瘤免疫。例如，METTL3通过上调GLUT1的表达，促进糖酵解进程，为肿瘤细胞的增殖提供条件。 调控免疫检查点：RNA甲基化通过调控免疫检查点如PD-1/PD-L1的表达，影响肿瘤免疫逃逸。研究表明，m6A读取者YTHDF1在DCs中上调MHC-II的表达，增强抗原呈递能力，从而增强免疫反应。 RNA甲基化如何参与肿瘤微环境(TME)的代谢重编程，包括葡萄糖代谢、脂质代谢和氨基酸代谢（Credit: Molecular Cancer） RNA甲基化在代谢重编程中的作用：RNA甲基化调控与糖酵解相关基因（如GLUT1、Gys2、HDGF）和信号通路（如PI3K-AKT、mTORC1、MAPK、Wnt-β catenin、Hedgehog、NF-κB、IL-6/JAK2/STAT3、cGAS/STING）的表达，通过这些调节因子（如METTL1、METTL3、METTL14、NOP2、NSUN2、FTO、ALKBH3、IGF2BP3、YTHDC1）增强Warburg效应。 葡萄糖代谢：m6A、m5C和m7G甲基化通过调控糖酵解相关基因和信号通路，促进葡萄糖代谢。例如，METTL3通过上调GLUT1的表达，增强糖酵解进程。 脂质代谢：m6A和m5C甲基化加速脂质积累。具体而言，m6A和m5C甲基化调控脂质代谢相关基因（如ACLY和SCD1）的表达，促进脂肪酸的合成和储存。 氨基酸代谢：m6A、m5C和m7G甲基化调控谷氨酰胺、精氨酸、蛋氨酸和赖氨酸的代谢。例如，BCAT1（支链氨基酸转氨酶1）在AML中通过重编程BCAA代谢促进癌症发生。 代谢重编程的影响：这些甲基化修饰影响肿瘤细胞的免疫原性、增殖、免疫逃逸以及肿瘤进展。例如，m6A读取者IGF2BP3通过稳定PRMT1 mRNA，调控蛋白精氨酸甲基转移酶1（PRMT1）的表达，从而影响肿瘤细胞的功能。 YTHDF1在DCs中的作用：通过敲除YTHDF1基因，研究人员发现DCs中的MHC-II表达显著增加，IL-12的分泌也有所增强，从而提升了适应性免疫反应。 METTL3在MDSCs中的作用：研究发现，敲除METTL3基因能够显著减少MDSCs的积累，从而增强CD8+ T细胞的活化和增殖。 FTO在肿瘤中的作用：FTO抑制剂能够通过抑制肿瘤细胞的糖酵解进程，逆转CD8+ T细胞的活化和效应状态。结合FTO抑制剂和抗PD-L1治疗，有望显著提高抗肿瘤免疫反应。 RNA甲基化如何在肿瘤微环境(TME)中调控免疫细胞的生物功能，包括免疫细胞的分化、发育、浸润、活化、增殖和凋亡（Credit: Molecular Cancer） 免疫细胞的分化和发育：RNA甲基化在免疫细胞的分化和发育中起重要作用。例如，m6A和m5C甲基化调控CD8+ T细胞的浸润和活化，并介导其功能障碍。 肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)的极化：RNA甲基化促进肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)向M1型或M2型巨噬细胞的极化；TAMs的M1型巨噬细胞具有抗肿瘤作用，而M2型巨噬细胞则具有促肿瘤作用。 树突状细胞(DCs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)和调节性T细胞(Tregs)的增殖和浸润：RNA甲基化调控树突状细胞(DCs)、髓源性抑制细胞(MDSCs)和调节性T细胞(Tregs)的增殖和浸润。例如，m6A甲基化通过调控DCs的抗原呈递能力，影响免疫反应。 T细胞的分化和发育：RNA甲基化在T细胞的分化和发育中起重要作用。m1A和m7G甲基化参与CD4+ T细胞和CD8+ T细胞的活化、浸润和增殖，但这些过程中m1A和m7G的具体调控机制尚需进一步研究。 RNA甲基化在肿瘤免疫反应和逃逸中的作用：RNA甲基化通过影响免疫细胞的分化、发育、浸润、活化、增殖和凋亡，调控肿瘤免疫反应和逃逸。例如，m6A和m5C甲基化通过抑制CD8+ T细胞的浸润和活化，介导其功能障碍，从而促进肿瘤免疫逃逸。 RNA甲基化在免疫治疗中的潜力 随着对RNA甲基化在肿瘤免疫调控中作用的深入研究，研究人员开始探索其在免疫治疗中的应用潜力。通过靶向RNA甲基化调控蛋白，有望开发出新的免疫治疗策略，提高癌症治疗的效果。 靶向METTL3：研究发现，抑制METTL3的表达能够显著减少MDSCs的积累，从而增强CD8+ T细胞的活化和增殖。靶向METTL3的抑制剂有望成为一种新的免疫治疗手段。 靶向FTO：FTO作为一种去甲基酶，其抑制剂已被证明能够通过抑制肿瘤细胞的糖酵解进程，逆转CD8+ T细胞的活化和效应状态。结合FTO抑制剂和抗PD-L1治疗，有望显著提高抗肿瘤免疫反应。 靶向YTHDF1：抑制YTHDF1的表达能够增强树突状细胞的抗原呈递能力，从而增强免疫反应。研究表明，YTHDF1抑制剂有望提高癌症患者对免疫治疗的响应率。 RNA甲基化如何通过其调控因子调节免疫检查点的表达，并且在急性髓性白血病(AML)中，几种小分子抑制剂联合免疫检查点阻断疗法的应用（Credit: Molecular Cancer） 共抑制性受体-配体复合物：包括PD-1/PD-L1、CTLA-4/CD80、VISTA等。这些复合物通过与肿瘤细胞上的相应配体结合，向T细胞传递负性信号，从而抑制T细胞的抗肿瘤反应。 共刺激性受体-配体复合物：包括CD40/CD40L、ICOS/ICOSL等。这些复合物通过与肿瘤细胞上的相应配体结合，向T细胞传递正性信号，从而增强T细胞的抗肿瘤反应。 RNA甲基化调控免疫检查点的机制：m6A和m5C甲基化通过调控免疫检查点的表达、翻译和稳定性，影响其对免疫治疗的敏感性。例如，免疫检查点PD-1、CTLA-4、ICOS、VISTA和CD40L通过与肿瘤细胞上的相应配体结合，触发T细胞反应的负性或正性信号。 RNA甲基化的调控因子：参与调控免疫检查点的RNA甲基化调控因子包括METTL3、ALKBH5、FTO和METTL16等。这些调控因子通过调节m6A和m5C甲基化，影响免疫检查点的功能。 小分子抑制剂的应用：针对METTL3和FTO的几种小分子抑制剂，包括STM2457、Alk-04、FB23-2和Dac51等，可以抑制m6A甲基化过程，并应用于AML的治疗。这些小分子抑制剂联合免疫检查点阻断疗法，有望提高AML患者的治疗效果。 RNA甲基化在肿瘤免疫中的作用及其在免疫治疗中的潜力正逐渐被揭示。通过靶向RNA甲基化调控蛋白，有望开发出新的免疫治疗策略，提高癌症治疗的效果。未来的研究需要进一步探索RNA甲基化在肿瘤免疫中的具体机制，并开发更多的RNA甲基化调控剂，以期在临床上取得突破。 参考文献 Li Y, Jin H, Li Q, Shi L, Mao Y, Zhao L. The role of RNA methylation in tumor immunity and its potential in immunotherapy. Mol Cancer. 2024 Jun 20;23(1):130. doi: 10.1186/s12943-024-02041-8. PMID: 38902779; PMCID: PMC11188252. https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-024-02041-8 责编|探索君 排版|探索君 转载请注明来源于【生物探索】 End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell 综述

尽管N¹-甲基腺苷(m¹A)RNA修饰是RNA代谢的重要调节因子，但m¹A修饰在肿瘤发生中的作用仍不清楚。2023年12月1日，上海交通大学柴佩韦、范先群及贾仁兵共同通讯在Nucleic Acids Research上在线发表题为“Histone lactylation-boosted ALKBH3 potentiates tumor progression and diminished promyelocytic leukemia protein nuclear condensates by m¹A  demethylation of SP100A”的研究论文，该研究发现组蛋白乳糖化通过去除SP100A的m¹A甲基化，增强ALKBH3的表达，同时减弱肿瘤抑制性早幼粒细胞白血病蛋白(promyelocytic leukemia protein，PML)凝聚体的形成，促进癌症的恶性转化。首先，ALKBH3在高风险的眼部黑色素瘤中由于组蛋白乳糖基化水平过高而特异性上调，即m¹A低甲基化状态。此外，多组学分析方法随后确定了PML小体的核心成分SP100A作为ALKBH3的下游候选靶标。在治疗方面，ALKBH3的沉默在体外和体内都对黑色素瘤表现出有效的治疗效果，并且可以被SP100A的敲除所逆转。在机制上，该研究发现YTHDF1负责识别m¹A甲基化的SP100A转录本，从而增加其RNA稳定性和翻译效率。总之，该研究初步证明了m¹A修饰是肿瘤抑制基因表达所必需的，扩展了目前对m¹A在肿瘤进展中动态功能的理解。此外，乳糖基化驱动的ALKBH3对于PML核凝聚体的形成至关重要，这为理解m¹A修饰、代谢重编程和相分离事件架起了桥梁。RNA修饰由多种酶修饰或去除，这些修饰在基本的分子机制中发挥作用。N¹-甲基腺苷(m¹A)RNA修饰的精确时空调控对于表观基因组稳态至关重要。重要的是，m¹A RNA甲基化阻断了Watson-Crick界面，从而影响RNA二级结构和蛋白质-RNA相互作用，这在tRNA，rRNA，mRNA和线粒体RNA中观察到。m¹A动态甲基化由甲基转移酶(TRMT6、TRMT61A、TRMT61B和TRMT10C)、去甲基化酶(ALKBH1和ALKBH3)和RNA结合蛋白(YTHDFs)介导。迄今为止，越来越多的证据表明，m¹A动态甲基化在基因表达、RNA稳定性和翻译效率等生物学过程中起着至关重要的作用。例如，ALKBH3介导的m¹A去甲基化对于Aurora A的表达是必需的，它调节哺乳动物细胞中的纤毛发生。值得注意的是，m¹A甲基化参与多种癌症的发生，包括胃肠道癌、口腔鳞状细胞癌、宫颈癌和霍奇金淋巴瘤。此外，异常的m¹A甲基化引发了一些致癌事件，包括代谢重编程、胶原蛋白的产生和tRNA来源的小RNA的产生。值得注意的是，m¹A去甲基化酶ALKBH3的表达增加在许多癌症中经常被观察到，并加速了恶性增殖和侵袭。值得注意的是，几项全基因组筛选研究已经证明了具有超过500个显著的m¹A结合位点；然而，这些m¹A甲基化修饰在肿瘤发生中的潜在功能仍然知之甚少。文章模式图（图源自Nucleic Acids Research）眼部黑色素瘤包括结膜黑色素瘤(CoM)和葡萄膜黑色素瘤(UM)，是最常见和最危及生命的眼部恶性肿瘤，对普通化疗耐药。对于CoM、BRAF和NRAS的功能获得性突变已被确定为驱动致癌事件。大多数UM患者存在G蛋白α亚基Q(GNAQ)和G蛋白α亚基11(GNA11)的激活突变。此外，一些表观遗传学异常参与了眼部黑色素瘤的发病机制，包括异常的组蛋白修饰、m6A修饰和3D染色体构象。例如，ALKBH5介导的m6A去甲基化抑制组氨酸三联体核苷酸结合蛋白2(HINT2)的翻译，从而促进眼部黑色素瘤细胞的恶性增殖和转移。然而，m¹A修饰在眼部黑色素瘤发生中的作用机制仍不清楚。基于此，该研究首次揭示了在眼部黑色素瘤中，全局性m¹A修饰特异性降低，这归因于组蛋白乳糖化增加了ALKBH3的表达。此外，研究人员还进行了全基因组蛋白质组学分析、转录组筛选和m¹A甲基化RNA免疫沉淀测序(MeRIP-seq)，发现ALKBH3可以去除SP100A上的m¹A修饰并抑制其表达。重要的是，ALKBH3的沉默在体外和体内都对黑色素瘤表现出良好的治疗效果，并且这些效果随着SP100A的敲除而减弱。此外，YTHDF1负责识别SP100A的m¹A修饰，从而增强其RNA稳定性和翻译效率。总的来说，该结果表明ALKBH3依赖的m¹A去甲基化对于PML核体的形成至关重要，从而提供了一种新的治疗策略，其中"靶向m¹A重编程策略"对于肿瘤治疗是有效的。参考文献:Gu X, Zhuang A, Yu J, et al. Histone lactylation-boosted ALKBH3 potentiates tumor progression and diminished promyelocytic leukemia protein nuclear condensates by m¹A demethylation of SP100A. Nucleic Acids Res. 2023 Dec 20:gkad1193. doi: 10.1093/nar/gkad1193. Epub ahead of print. PMID: 38118002.责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”End往期精选围观王晓红教授团队：绘制单次冷冻囊胚移植成功的女性植入期外周血microRNA动态表达谱，开拓领域创新研究热文维生素B12在细胞重编程与组织再生中发挥关键作用！热文不孕症治疗新方向！又一导致女性不孕的关键因素被发现热文Let-7家族miRNA或为癌症潜在免疫治疗靶点热文一项最新发现或可用于阿尔茨海默病药物开发点击“阅读原文”，了解更多~