N6-甲基腺苷调控ATM表达及其下游信号传导

N6-methyladenosine regulates ATM expression and downstream signaling.

作者信息Xiaoyue Zhang, Peishan Liu, Xiang Zheng, Jia Wang, Qiu Peng, Zhengshuo Li, Lingyu Wei, Can Liu, Yangge Wu, Yuqing Wen, Qun Yan, Jian Ma
PMID34729106
期刊J Cancer
发布时间2021-10-17
DOI10.7150/jca.64061

实验完整度

包含MeRIP-qPCR、Western blot、RIP、Co-IP、免疫荧光、细胞周期与增殖实验等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制探索。

主要模型

BJAB细胞(EBV阴性B淋巴瘤细胞系) Raji细胞(EBV阳性B淋巴瘤细胞系) SGC7901细胞(胃癌细胞系) HEK293细胞

重点核对

METTL3敲低后ATM mRNA稳定性增加(Act-D处理5 μg/ml) FTO抑制后ATM蛋白及下游信号分子表达降低 YTHDF1/2过表达降低ATM蛋白稳定性(CHX处理25 μg/ml) YTHDF1过表达增加ATM泛素化水平(MG132处理25 μM) ATM抑制剂KU55933浓度10 μM用于细胞增殖实验

摘要

N6-甲基腺苷(m6A)是真核生物mRNA中最丰富的修饰,在调控多种生物过程中发挥重要作用。ATM是调控DNA损伤反应的主要蛋白激酶。在此,我们鉴定出ATM是一个m6A修饰的基因。METTL3(m6A“写入器”)和FTO(m6A“擦除器”)对ATM表达及其下游信号传导具有相反的调控作用。机制上,m6A“读取器”YTHDFs和eIF3A在转录后水平抑制ATM表达。我们还揭示了METTL3和YTHDF1与ATM调控相关的致癌潜力。这是首次报道ATM(DNA损伤反应中的主控分子)受m6A表观遗传修饰,且METTL3通过m6A修饰破坏ATM稳定性,从而影响DNA损伤反应。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
ATM mRNA是否存在m6A修饰,以及m6A修饰如何调控ATM表达及其下游DNA损伤反应信号通路?
核心机制
METTL3介导的m6A修饰降低ATM mRNA稳定性并抑制其表达,FTO则起相反作用;YTHDF1/2作为m6A读取器结合ATM mRNA,通过招募eIF3A促进ATM蛋白降解(泛素化途径)。
主要证据
MeRIP-qPCR证实ATM mRNA存在m6A修饰;shRNA敲低METTL3上调ATM表达并增强mRNA稳定性;siRNA抑制FTO下调ATM表达;RIP显示YTHDF1/2结合ATM mRNA;CHX实验和泛素化实验表明YTHDF1促进ATM蛋白降解。
研究意义
首次揭示ATM受m6A修饰调控,为DNA损伤相关疾病提供潜在治疗靶点(m6A修饰相关分子)。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

鉴定ATM为m6A修饰基因

验证ATM mRNA是否存在m6A修饰。

利用SRAMP预测ATM mRNA上的m6A位点;通过MeRIP-qPCR在BJAB和Raji细胞中检测ATM mRNA的m6A富集。

2

验证METTL3和FTO对ATM表达的调控

探究m6A写入器METTL3和擦除器FTO是否调控ATM表达及下游信号。

使用shRNA或siRNA敲低METTL3或FTO,检测ATM mRNA和蛋白水平;通过Act-D处理检测mRNA稳定性;Western blot检测下游信号分子。

3

评估METTL3对细胞周期、增殖和DNA损伤反应的影响

研究METTL3对肿瘤细胞增殖和DNA损伤反应的功能影响。

在SGC7901细胞中敲低METTL3,通过流式细胞术检测细胞周期,Western blot检测细胞周期相关蛋白,CCK8检测细胞增殖,并用或不用ATM抑制剂KU55933处理;在BJAB细胞中用或不用依托泊苷处理,Western blot和免疫荧光检测DNA损伤标志物。

4

验证YTHDF1/2结合ATM mRNA并调控其下游信号

确定m6A读取器YTHDFs是否结合ATM mRNA并影响ATM信号通路。

使用RIP-qPCR检测Flag标记的YTHDF1/2/3与ATM mRNA的结合;通过siRNA敲低YTHDF1/2/3,检测ATM蛋白和mRNA水平;过表达YTHDF1/2,检测下游蛋白表达;免疫荧光检测p-ATM。

5

探究YTHDF1/2在转录后水平调控ATM的机制

阐明YTHDF1/2如何影响ATM蛋白稳定性及翻译调控。

用CHX处理细胞检测ATM蛋白稳定性;过表达YTHDF1和HA-泛素,免疫沉淀检测ATM泛素化;Co-IP验证YTHDF1与eIF3A相互作用;siRNA敲低eIF3A检测ATM表达及下游信号;免疫荧光检测p-ATM和γH2A.X。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本中m6A修饰
验证分子表达变化
验证RNA结合
验证蛋白相互作用
验证免疫效应或DNA损伤
评估RNA稳定性

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基Hyclone--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清----
MG132AbMoleM1902
3-脱氮腺苷Sigma-Aldrich--
依托泊苷----
KU55933----
脂质体3000转染试剂Invitrogen--
磁珠mRNA分离试剂盒New England BiolabsS1550S
m6A抗体Synaptic Systems202003
RNA酶抑制剂PromegaN2111SV
蛋白A/G磁珠Selleck823202
m6A钠盐Santa Cruz Biotechnology--
抗Flag抗体Sigma-AldrichF1804
正常小鼠IgGSanta Cruz Biotechnologysc-2025
蛋白酶抑制剂Selleckb14001
磷酸酶抑制剂Selleckb15001
TRIzol试剂Invitrogen--
RevertAid反转录试剂盒Thermo Scientific--
SYBR Premix Ex TaqII试剂盒Takara--
ATM抗体Cell Signaling Technology2873S
p-ATM-S1981抗体ABclonalAP0008
METTL3抗体Proteintech15073-1-AP
YTHDF1抗体Proteintech17479-1-AP
YTHDF2抗体Proteintech24744-1-AP
YTHDF3抗体Proteintech25537-1-AP
FTO抗体OriGeneTA809392
BRCA1抗体Proteintech20649-1-AP
H2A.X抗体ABclonalA11361
γH2A.X抗体ABclonalAP0687
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
eIF3A抗体Cell Signaling Technology3411T
抗兔IgG辣根过氧化物酶标记抗体Cell Signaling Technology7074
过氧化物酶标记的亲和纯山羊抗小鼠IgG(H+L)ProteintechSA00001-1
α-微管蛋白抗体Proteintech66031-1-Ig
CHK1抗体Biossbs-1681R
CHK2抗体Zenbio252092
p-CHK2-S19抗体ABclonalAP0862
抗HA标签单克隆抗体OriGeneTA100012
小鼠IgGBosterBA1046
兔IgGProteintechB900610
p21抗体Proteintech10355-1-AP
53BP1抗体BosterBA2878
CDK1抗体BBI life sciencesD160158
CDK2抗体BBI life sciencesD199431
细胞周期蛋白B2抗体Proteintech21644-1-AP
Cy3标记二抗(红色)Beyotime--
CCK8试剂DojindoCK04
酶标仪ThermoFisher--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源(ATCC),培养基(RPMI-1640或DMEM)及FBS浓度(10%),支原体阴性。
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and chemicals
m6A修饰检测
MeRIP-qPCR中使用的m6A抗体及IgG对照,IP缓冲液成分,洗脱条件。
阅读提示:Materials and methods: MeRIP-qPCR; Figure 1
基因敲低/过表达
siRNA或shRNA序列(Table S1),转染试剂(Lipofectamine 3000)及转染时间。
阅读提示:Materials and methods: Cell transfection, plasmids and RNA interference
蛋白检测
抗体列表及稀释比例(原文未明确说明),蛋白上样量,转膜条件。
阅读提示:Materials and methods: Western blot
RNA稳定性实验
Act-D浓度(5 μg/ml),处理时间点,RT-qPCR内参基因。
阅读提示:Materials and methods: RNA stability assay; Figure 2D
细胞周期和增殖
细胞接种密度(1000细胞/孔),KU55933浓度(10 μM),检测时间点。
阅读提示:Materials and methods: Cell cycle assay, CCK8 cell proliferation assay
DNA损伤诱导
依托泊苷浓度(10 μM)及处理时间(8小时),或电离辐射剂量(4Gy)和时间(30分钟)。
阅读提示:Results: METTL3 promotes cell cycle progression...; Figure 3D, 4A
免疫荧光
一抗浓度,固定和透化条件,二抗信息。
阅读提示:Materials and methods: Immunofluorescence assay