吸烟促进胰腺癌又添新证据！Nature 子刊揭示 CSC 通过 m6A 机制诱导胰腺细胞中的致癌作用

是不是经常会看到或听说 m6A 这个火热而陌生的词？

今天小编以发表在 Nature Communications 上题为《Excessive miR- 25 - 3p maturation via N6 -methyladenosine stimulated by cigarettesmoke promotes pancreatic cancer progression》文章来简单介绍一下。

图片来源：Nature Communications

那什么是 m6A 呢？

m6A 是指腺嘌呤的第 6 位氮原子发生了甲基化修饰，通过甲基化酶复合物对甲基进行「书写」(Writer)、「擦除」(Eraser) 或「阅读」(Reader)，进而对 RNA 产生调控的作用。

虽然 m6A 的修饰可以对 RNA 产生调控作用，但其异常调控在人类疾病中的作用仍不清楚，于是就有了这篇文章。

胰腺导管腺癌 (PDAC) 是一种致命的恶性肿瘤，5 年生存率通常低于 5%，吸烟作为公认的 PDAC 环境危险因素之一，可加速慢性胰腺炎的发生并可诱发胰腺癌。

文章发现烟草的冷凝物（cigarette smoke condensate, CSC）可以通过 m6A-NKAP 这条通路促进胰腺导管上皮细胞中具有促癌功能的 miR- 25 - 3p 的成熟，然后 miR- 25 - 3p 成熟后抑制了 PHLPP2 活性，导致致癌性 AKT-p70S6K 信号转导的激活，最终发展成为胰腺癌。

首先文章通过基因测序技术，测序后的基因芯片数据分析显示，与暴露于载体 DMSO 的细胞相比，暴露于 CSC 的人胰管上皮细胞 (HPDE6 -C7) 中有 26 个 miRNA 的表达水平有显著差异，其中上调 16 例，下调 10 例，特别是 CSC 处理后的胰腺导管上皮细胞中 miR- 25 - 3p 在所有的 miRNA 被显著调高，同时 qPCR 也显示，miR- 25 - 3p 可被 CSC 诱导发生高表达。

图片来源：Nature Communications

文章接着在体内进行验证，结果显示，与正常组织样本相比，胰腺导管腺组织中 miR- 25 - 3p 表达显著升高。

于是在进行 PDAC 患者生存时间的影响实验，发现相比对照组，具有高 miR- 25 - 3p 含量的患者低存活率显著降低，说明 miR- 25 - 3p 与胰腺导管腺癌的发生具有明显的相关性。

图片来源：Nature Communications

正如开篇所说，m6A 可调控 miRNA 的加工和成熟，通过实验文章发现 m6A 的甲基转移酶 METTL3 介导了 CSC 对 miR- 25 - 3p 成熟的调控，CSC 通过上调 METTL3 的表达来抑制 miR- 25 - 3p 的成熟。

胰腺导管腺细胞中若超表达 METTL3，miR- 25 - 3p 的表达就会显著降低，而如果敲低 METTL3，miR- 25 - 3p 的表达则显著升高，miR- 25 - 3p 的表达显著降低，并且通过实验观察到 METTL3 敲低消除了 CSC 对 miR- 25 - 3p 表达的影响。

这些结果表明 METTL3 参与了 CSC 对 miR- 25 - 3p 成熟的调控。

CSC 通过上调 METTL3 的表达来抑制 miR- 25 - 3p 的成熟

图片来源：Nature Communications

那问题来了？CSC 是如何促进 METTL3 表达的呢？

通过测序数据和染色质免疫共沉淀实验表明 METTL3 基因启动子与之相结合的 DNA 甲基化因子 DNMT1、DNMT3a 的含量显著降低。

这些结果表明 CSC 是通过降低了 METTL3 启动子甲基化，从而促进 METTL3 的表达。

m6A 修饰是 METTL3 促进 pri-miR- 25 成熟的主要机制

图片来源：Nature Communications

文章进一步验证 METTL3 通过 m6A 促进 pri-miR- 25 成熟，pri-miR- 25 是 miR- 25 - 3 合成的先体物质。

首先发现在 pri-miR- 25 剪切位点上存在 m6A 修饰位点（GGACU），进一步分析发现胰腺导管腺组织中 pri-miR- 25 上的 m6A 修饰水平显著高于正常组织。

然后通过实验超表达 METTL3，发现超表达 METTL3 使得 pri-miR- 25 上的 m6A 修饰升高。最后通过构建 pri-miR- 25 的 m6A 突变位点质粒，发现 m6A 位点突变后 pre-miR- 25 含量显著降低。

这些结果共同表明 CSC 通过 METTL3 -m6A 调控 pri-miR- 25 的成熟。

鉴定 NKAP 作为 pri-mirR- 25 成熟过程中 m6A 的中介物

图片来源：Nature Communications

进一步进行验证，敲低 NKAP 后发现 miR- 25 - 3p 含量明显下降，同时 CSC 对 miR- 25 - 3p 表达的促进作用减弱。

此外 NKAP 的敲低也显著减弱了 DGCR8 与 pri-miR- 25 的结合，这表明 NKAP 与 DGCR8 作用进而介导 miR- 25 - 3p 的成熟。

NKAP 是 m6A 对 pri-miR- 25 的「阅读器」

图片来源：Nature Communications

最后，那如何与促进胰腺癌联系呢？

文章发现 miR- 25 - 3p 抑制了抑癌基因 PHLPP2 的表达，使得其下游 AKT 通路被激活，从而促进癌细胞的迁移和侵袭，加速慢性胰腺炎的发生并可诱发胰腺癌。

MiR- 25 - 3p 靶向 PHLPP2 并激活致癌的 AKT-p70S6K 信号

图片来源：Nature Communications

近两年来，m6A 算是比较火的研究，通过甲基化酶复合物对甲基进行「书写」(Writer)、「擦除」(Eraser) 或「阅读」(Reader) 等操作，其中甲基化酶复合物主要分为 3 大类：

1. 「书写」(Writer)，甲基化转移酶。包括 METTL3、WTAP 等；

2. 「擦除」(Eraser)，去甲基化酶。主要包括 FTO、ALKBH5 等；

3. 「阅读」(Reader)，一种能够使 m6A 修饰的 RNA 发挥特定的生物学功能的特定 RNA 结合蛋白，包括 YTHDC1、YTHDF1 等。

本篇文章首先抓住 m6A 这个热点，揭示了烟草冷凝物促进 m6A 修饰的机制；同时将癌症、miRNA、甲基化等等热门有机的结合在一起，让人眼前一亮。

更为厉害的是灵活并恰当的运用测序、单核苷酸分辨率交联、蛋白质谱等先进实验技术深入浅出，反复论证，思路清晰，庖丁解牛般游刃有余，确实不失为高分文章。