circRNA m6A修飾文獻(xiàn)總結(jié)及思路分析

發(fā)稿時(shí)間：2020-01-02來(lái)源：天昊生物

在2019國(guó)自然最全m6A RNA甲基化解析中曾提到“今年m6A RNA甲基化最大的特點(diǎn)是非編碼RNA相關(guān)的內(nèi)容大幅增加，醫(yī)學(xué)相關(guān)共計(jì)47項(xiàng)！”其中一個(gè)方向就是circRNA本身發(fā)生m6A修飾或者circRNA作為一個(gè)regulator影響其它RNA的m6A修飾，2019年有關(guān)circRNA的m6A國(guó)自然項(xiàng)目共計(jì)11項(xiàng)。

從PubMed中檢索circRNA相關(guān)的m6A文章，截止目前僅8篇文章（3分以上）與circRNA相關(guān)，這些文章均是在2017年之后發(fā)表的，其中10分以上有5篇文章（今年4篇）。

最早于2017年中科院上海生命科學(xué)研究院的科研團(tuán)隊(duì)在Cell Research上首次報(bào)道稱“N6-甲基腺嘌呤能夠驅(qū)動(dòng)環(huán)狀RNA分子廣泛的翻譯”，在circRNAs中發(fā)現(xiàn)了一致的m6A motifs，而且單個(gè)的m6A位點(diǎn)足以驅(qū)動(dòng)翻譯的起始。而翻譯需要起始因子eIF4G2和m6A reader YTHDF3的參與，甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3/14能夠增強(qiáng)這一過程，去甲基化酶FTO則會(huì)抑制翻譯，在熱休克條件下翻譯過程也會(huì)增強(qiáng)。進(jìn)一步通過多聚體分析、計(jì)算預(yù)測(cè)和質(zhì)譜的方法發(fā)現(xiàn)m6A驅(qū)動(dòng)的circRNAs翻譯過程是廣泛存在的，數(shù)百種內(nèi)源的circRNAs都具有翻譯的潛能。這項(xiàng)工作擴(kuò)展了人類轉(zhuǎn)錄組編碼的圖譜，并且表明細(xì)胞在應(yīng)對(duì)環(huán)境壓力的反應(yīng)中circRNA來(lái)源的蛋白具有重要作用。

同年哈佛醫(yī)學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)在Cell Reports上也發(fā)文稱circRNAs中存在廣泛的m6A修飾，這種修飾具有細(xì)胞特異性，雖然與mRNAs分子共享writing/reading蛋白，但是修飾的位點(diǎn)是與mRNAs明顯不同的。m6A circRNAs多來(lái)源于那些產(chǎn)生非甲基化mRNAs的外顯子，而轉(zhuǎn)錄出甲基化mRNAs的外顯子如果生成m6A circRNAs則會(huì)表現(xiàn)出不穩(wěn)定性，這一過程也會(huì)受到Y(jié)THDF2的調(diào)控。這篇文章豐富了m6A修飾如何調(diào)控circRNAs的知識(shí)。

2019年有4篇相關(guān)文章，其中韓國(guó)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了m6A修飾的RNA不穩(wěn)定性的機(jī)制是通過核酸內(nèi)切酶切割實(shí)現(xiàn)的，由YTHDF2-HRSP12-RNase P/MRP信號(hào)軸完成，不僅是線性RNA分子受其影響，circular RNA也會(huì)被這一信號(hào)通路降解（Park et al., 2019, Molecular Cell 74, 1–14）。

2019年5月Nature Communications上報(bào)道了HPV能夠產(chǎn)生一種環(huán)狀RNA分子circE7，在HPV16轉(zhuǎn)化的細(xì)胞中亦能檢測(cè)到circE7。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)circE7有多個(gè)潛在的m6A修飾位點(diǎn)，受METTL3/14調(diào)控，主要富集在細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體相關(guān)，在熱休克條件下能夠產(chǎn)生E7蛋白。這篇文章很好地證實(shí)了病毒來(lái)源的蛋白編碼的circRNA具有重要的生物學(xué)功能，與一些HPV轉(zhuǎn)化特性緊密相關(guān)（Zhao et al., 2019, Nature Communications 24;10(1):2300）。

2019年8月Molecular Cell在免疫方向上發(fā)表了m6A的一項(xiàng)重要成果：人內(nèi)源性的circRNA上如果發(fā)生m6A修飾會(huì)抑制先天免疫；外源的circRNA能夠在體內(nèi)作為有效的佐劑誘導(dǎo)抗原特異性T細(xì)胞激活、抗體生成及抗腫瘤免疫，而m6A修飾會(huì)廢除免疫基因的激活及佐劑活性。m6A reader YTHDF2能夠有效地抑制先天免疫。CircRNA免疫與原核DNA限制修飾系統(tǒng)同樣重要，共同將核酸化學(xué)修飾轉(zhuǎn)化為機(jī)體的先天免疫（Chen et al., 2019, Molecular Cell 76, 1–14）。

而最近10月份的一篇NC文章更是將circRNA的m6A修飾和腫瘤發(fā)展聯(lián)系起來(lái)，徹底點(diǎn)燃了circRNA m6A方向研究的熱情，這篇文章也是被多個(gè)公眾號(hào)解讀。中山大學(xué)腫瘤防治中心謝丹、徐瑞華等課題組發(fā)現(xiàn)環(huán)狀circNSUN2的m6A修飾促進(jìn)其出核轉(zhuǎn)運(yùn)，穩(wěn)定期下游HMGA2從而促進(jìn)結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移。

研究人員首先發(fā)現(xiàn)circNSUN2在結(jié)直腸癌伴有肝轉(zhuǎn)移患者的腫瘤組織和血清樣本中呈現(xiàn)表達(dá)上調(diào)，并且預(yù)示了較差的預(yù)后。In vivo實(shí)驗(yàn)證實(shí)了circNSUN2在PDX轉(zhuǎn)移瘤模型中促進(jìn)了肝轉(zhuǎn)移的發(fā)生，并且體外實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了其促進(jìn)癌細(xì)胞侵襲。更重要的是circNSUN2的m6A修飾促進(jìn)其出核轉(zhuǎn)運(yùn)，通過在細(xì)胞質(zhì)中形成circNSUN2/IGF2BP2/HMGA2這樣一個(gè)三元RNA-蛋白復(fù)合物，circNSUN2能夠增強(qiáng)HMGA2的穩(wěn)定性從而促進(jìn)結(jié)直腸癌的轉(zhuǎn)移進(jìn)展。臨床上，circNSUN2和HMGA2表達(dá)水平的上調(diào)在肝轉(zhuǎn)移組織樣本中比原發(fā)的結(jié)直腸癌組織更加顯著。這些發(fā)現(xiàn)表明circNSUN2可以作為結(jié)直腸癌的預(yù)后標(biāo)志物，同時(shí)可能成為未來(lái)的潛在治療靶點(diǎn)。

此外還有兩篇2018年的文章，發(fā)現(xiàn)了在C2C12成肌細(xì)胞分化中的circRNA表達(dá)，并且基于ORFs的數(shù)量和m6A motifs預(yù)測(cè)其編碼潛能（Chen et al., 2018, Cell Cycle）；另外一篇其實(shí)不涉及到circRNA本身的m6A修飾，circRNA_104075作為一個(gè)ceRNA影響了miR-582-3p和YAP mRNA之間的關(guān)系，YAP的3’UTR會(huì)發(fā)生m6A修飾，而這一修飾對(duì)于mRNA和miRNA之間的影響是必需的。因此circRNA在這篇文章中充當(dāng)肝癌診斷marker的作用。

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