M6A阅读蛋白YTHDF1促进卵巢癌发生和发展

   近期,陆军军医大学附属医院妇产科医生《Nucleic Acids Research》杂志上发表了一篇关于m6A通过增强EIF3C翻译来促进卵巢癌的进展的一篇文章。作者在摘要中指出“YTHDF1通过与m6A修饰的EIF3CmRNA结合,以m6A依赖性的方式增强EIF3C的翻译,并同时促进总体翻译,从而促进卵巢癌的发生和转移”

YT521-B同源域(YTH)蛋白(包括YTHDF1-3,YTHDC1-2)能够识别含有m6A甲基化的mRNA。研究表明,YTHDF1和YTHDF3能够促进含有m6A甲基化的mRNA翻译,而YTHDF2却能够阻断上述mRNA的翻译。在这篇文章中,作者通过m6A-seq以及RIP-seq发现卵巢癌细胞系中m6A阅读蛋白YTHDF1表达明显增多,以此为依据展开研究。

文章整体思路

                                     

一、YTHDF1在卵巢癌中的表达

1、作者通过分析TCGA、GEO数据库,YTHDF1在卵巢癌中表达增加,并且在CSIOVBD数据库中发现,YTHDF1与患者的预后和存活有关

2、RT-qPCR说明在卵巢癌细胞中YTHDF1mRNA表达明显增加;Tissue microarry 发现其蛋白表达也增强                                    

二、YTHDF1的敲除---功能研究

在A2780和SKOV3卵巢癌细胞中,构建YTHDF-shRNA表达载体以干扰YTHDF1的表达,CCK-8细胞增殖实验,Edu染色以及克隆-集落形成实验都表明YTHDF1敲除会抑制卵巢癌细胞的增殖,迁移和增加凋亡。

三、裸鼠中异种肿瘤的移植以及YTHDF1敲除的体内研究

1、在YTHDF1敲除的裸鼠体内,肿瘤的体积和重量小于对照组

2、YTHDF1的敲除使得细胞增殖因子Ki-67表达降低,细胞凋亡因子caspase-3表达增加

四、m6A甲基化分析

1、RNA-seq

YTHDF1敲除导致1715个基因发生改变,其中633个基因上调,1080个基因下调;对测序记过进行GO分析表明,所改变基因与MAPK、ERK信号通路肿瘤抑制以及细胞迁移的调节有关

2、m6A-seq

MEME算法分析鉴定了m6A的motif————GGAC;m6A修饰富集于开放阅读框(OFRs)终止密码子附近并且与蛋白质编码有关并且大部分都集中在mRNA上。

3、RIP-seq

鉴定了1698个潜在的YTHDF1靶基因

4、将上述三个测序结果取交集,发现共有46个基因三种测序结果都含有,647个基因并没有因为YTHDF1的敲除而发生变化;对着647个基因进行功能富集分析表明,这些基因涉及的生物学过程包括:RNA翻译,剪接以及稳态。

五、EIF3C是YTHDF1的下游靶蛋白

如何进行YTHDF1下游靶蛋白确定,作者采用eCLIP-seq鉴定了2434个靶目标转录物,并且有175个基因是YTHDF1的直接靶标。

KEGG信号通路分析表明,这些基因与凋亡和mTOR信号通路有关

Ciros plot 综合RIP-seq, eCLIP-seq, m6A-seq, and RNA-seq分析表明,YTHDF1可能调节这些基因的翻译,而不是RNA丰度。

                           

将eCLIP测序数据与m6A-seq数据取交集发现共同含有175个基因,并且在这些基因当中,EIF3C的表达水平最高;

六、YTHDF1促进EIF3CmRNA翻译

1、YTHDF1的敲除使EIF3C蛋白表达降低,而对于其mRNA的表达无影响;同时,通过m6A实验发现,EIF3C mRNA上的m6A显著增加,因此,作者推测YTHDF1可能调节EIF3C的蛋白稳定性和翻译的效率。

2、作者紧接着探讨是否YTHDF1调节EIF3C的表达是以m6A的方式

在K395A和Y397A卵巢癌细胞系中转染YTHDF-野生型以及突变型载体发现,野生型而不是突变型YTHDF1会使EIF3C的mRNA表达降低,于此一致,YTHDF1野生型而不是突变型会使EIF3C蛋白表达增加;与之前一样,将EIF3C突变型以及野生型载体转染进上述细胞中,发现:YTHDF1-野生型而不是突变型会影响EIF3C野生型表达,也会轻微的影响EIF3C突变型的表达

七、EIF3C在卵巢癌中的作用

1、GEO数据库以及CSIOVDB数据库连用发现在卵巢癌样本中EIF3CRNA表达水平有变化

2、在卵巢癌样本中,EIF3C的蛋白表达水平明显增加 

3、EIF3C在卵巢癌组织中功能探讨,经过细胞增殖和克隆集落实验发现,EIF3C敲除会明显的抑制癌组织的增殖和集落形成能力,同时也能够诱导细胞迁移以及浸润能力。

八、EIF3C作为YTHDF1的直接下游靶标,以m6A 依赖的方法增加mRNA表达,来促进卵巢癌的进展

总结

 

    m6A RNA 甲基化是近几年热度持续上升的一个话题,不管是在癌症,植物,酵母以及其他真核生物中,m6A都以极为保守的序列存在。早在19世纪70年代就已经发现m6A甲基化的存在,但由于当时的科研水平有限,所以其发展一直处于停滞的状态。但如今,随着m6A去甲基化酶FTO的发现,正式揭开了m6A神秘的面纱。

    

       m6A是在真核生物中一种可逆的转录后修饰,通常在mRNA(近期也发现在LncRNA、tRNA也发现m6A的存在)3'-UTR以及可翻译区出现。MRTTL3、METTL14以及WTAP作为m6A的“writer”能够将m6A加入到相应的RNA;FTO 、ALKBH5作为m6A的“eraser”能够将m6A从相应的位置去除;而YT52B同源的结构域家族蛋白(YTHDF1-3、YTHDC1-2)作为m6A的"reader"能够识别m6A修饰,从而调节其mRNA的翻译或者转录。

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文章来源:“The m6A reader YTHDF1 promotes ovarian cancer progression via augmenting EIF3C translation”

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