RNA m6A修饰介导Hippo信号通路在肝癌血管新生中的作用机制研究

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肝癌是癌症相关死亡的第四大常见原因,在全球发病率中排名第六。肝细胞癌(HCC)占原发性肝癌的大部分。尽管近年来HCC的治疗取得了很大进展,但HCC患者的预后仍然较差。血管生成对于促进肝细胞癌的生长和转移至关重要。先前的研究表明,肿瘤中的血管仅由内皮细胞形成。自20 世纪90 年代以来,许多制药公司专注于开发抑制血管生成的化合物,以“饿死肿瘤细胞”。一些药物,例如阿瓦斯汀(Avastin)和多吉美(Nexavar),在美国被批准用于癌症治疗。然而,这些药物只能暂时减缓肿瘤生长,并不能完全杀死肿瘤细胞。此外,许多用这些药物治疗的肿瘤常常会产生耐药性或转移。 1999年,Maniotis发现了血管生成拟态(VM)。他认为肿瘤中的功能性供血通道可能与内皮细胞无关,而是由侵袭性肿瘤细胞形成的。这一发现为肿瘤的血液供应提供了新的视角。迄今为止,VM存在于多种癌症类型中,如黑色素瘤、卵巢癌、结直肠癌、喉鳞状细胞癌、HCC等,且与患者不良预后相关。 VM是由侵袭性肿瘤细胞形成的模拟血管生成网络,在肝细胞癌的恶性发展中发挥着重要作用。然而,VM的发病机制很复杂且尚未完全了解。 N6-甲基腺苷(m6A) 是真核mRNA 中最丰富的可逆甲基化修饰。近年来,许多研究集中在m6a修饰的mRNA的生物学功能上。 m6A修饰已被发现参与多种生物过程,并在癌症进展中发挥重要作用。然而,m6A 和VM 形成之间的关系尚不清楚。

研究成果

METTL3在临床HCC组织中的表达与VM和患者不良预后相关

作者使用CD34 或CD31 和高碘酸希夫(PAS) 双染色来区分基质VM 的形态模式特征。首先,对75 名HCC 患者进行了回顾性研究。经过CD31-PAS双染和IHC染色后,根据VM数量和METTL3染色强度将病理组分为4个亚组:VM+/METTL3+、VM-/METTL3+、VM+/METTL3-和VM-/METTL3 .生存分析显示,双阳性组的生存率明显低于双阴性组。此外,METTL3染色强度也与VM的数量呈正相关。对96 名HCC 患者进行了共表达分析。作者发现METTL3与上皮标志物E-cadherin、VM标志物VE-cadherin、VEGFR1和VEGFR2的表达呈负相关,间充质细胞标志物Vimentin、肿瘤VM微环境标志物、MMP2和MMP9呈正相关。此外,TCGA数据显示,364例肝癌患者中METTL3的表达与VM相关蛋白CDH5、VIM、FLT1、KDR、MMP2、MMP9、FN1和SERPINE2呈正相关。另外,根据METTL3 mRNA表达量将患者分为两组,即:METTL3高表达组和METTL3低表达组。使用GSEA富集两组之间的差异基因以寻找METTL3相关通路。 VEGFa信号通路显着富集。这些数据表明METTL3参与了肝细胞癌VM的形成并与不良预后密切相关。

VM 形成受mRNA m6A 水平调节

接下来,我们进一步探讨了m6A修饰与VM形成之间的关系。尽管多种细胞外配体和微环境可以诱导VM,但VEGFa被认为是HCC细胞中这一过程的主要诱导剂。作者用VEGFa 处理3D 培养的HepG2 和MHCC-97H 细胞后,发现细胞的成管能力显着提高,m6A/mRNA 水平显着升高。同时,使用METTL3 siRNA降低m6A水平后,细胞的管形成能力下降,VE-cadherin表达受到抑制,E-cadherin表达增加;此外,VEGFa诱导的E-钙粘蛋白下调和VE-钙粘蛋白上调得到恢复。细胞中过表达ALKBH5(m6A去甲基酶)后,m6A水平显着低于对照细胞,成管能力弱。上述数据表明,m6A mRNA水平可能在体外调节肝细胞癌中VM的形成。

Hippo 通路参与m6A 依赖性VM 形成

在明确VM的形成受mRNA m6A水平调控后,作者进一步探讨了其机制。 RNA-seq分析了siNC组和siMETTL3组(3D培养后)转录组差异,共鉴定出149个差异表达基因。将这些差异基因与GSE110320 中m6A 修饰的基因重叠,我们发现大多数(75%)差异基因的mRNA 被m6A 修饰。重叠基因的GO分析显示,在癌症恶性发展中起重要作用的Hippo信号通路被富集。 MeRIP数据分析结果显示,YAP1 mRNA中m6A修饰丰度较高,尤其是CDS区域。而且,MeRIP-qPCR结果显示,在METTL3敲除细胞中,YAP1 mRNA的m6A修饰水平显着降低。

YAP1 在体外以m6A 依赖性方式促进VM 形成和癌症进展

接下来,作者进一步分析了YAP1参与VM形成及其与m6A的关系。首先,WB检测YAP1的表达。使用siRNA敲低METTL3水平后YAP1的表达下调,并在过表达ALKBH5和VEGFa诱导后上调。此外,过表达YAP1可显着促进VM标志物VE-cadherin的表达,降低上皮标志物E-cadherin的表达;下调METTL3可以显着挽救YAP1过表达引起的VE-cadherin水平升高; YAP1显着增加VM形成并增强细胞迁移和侵袭,同时敲低METTL3,细胞功能恢复。总之,YAP1 在体外以m6A 依赖性方式促进VM 形成和肿瘤进展。

m6A 提高YAP1 mRNA 的翻译效率

此前发现YAP1的表达受m6A水平的调节。那么,m6A修饰是如何调控YAP1的表达的呢?随后作者进一步研究了m6A甲基化调节YAP1表达的机制。敲低METTL3后,检测YAP1的前体mRNA和mRNA表达水平。令人惊讶的是,干扰METTL3 后YAP1 的转录水平增加。然后我们使用放线菌素-D(放线菌素)来阻断细胞的转录。结果表明,METTL3干扰后,pre-mRNA和mRNA的半衰期显着延长。 YAP1 mRNA 和蛋白质水平之间的异步性使作者怀疑m6A 修饰可能与YAP1 蛋白质的翻译或稳定性有关。接下来,用蛋白质翻译抑制剂放线菌酮处理METTL3 敲低细胞和相应的对照细胞。 WB测试结果显示,两组实验蛋白的半衰期没有明显变化。进一步采用双荧光素酶法测定YAP1蛋白的翻译效率。敲除METTL3后,YAP1蛋白的翻译效率显着降低。提示m6A诱导的YAP1表达与蛋白质翻译的调控有关。通过蔗糖密度梯度差速离心分离HepG2的总RNA。作者分析了核糖体谱。实验结果发现核糖体翻译起始复合物的组装明显减少,qPCR检测显示siMETTL3细胞翻译激活多聚体状态下YAP1的表达mRNA水平明显降低。综上所述,m6A主要通过影响翻译效率来改变YAP1蛋白的表达。

沉默METTL3 抑制肝细胞癌原位移植肿瘤模型中VM 形成和肿瘤进展

明确体外机制后,作者随后利用原位肝癌移植肿瘤模型研究m6A甲基化对体内肝癌转移和VM形成的潜在影响。首先,将表达sh-contorl和sh-METTL3的SK-Hep1-Luc细胞注射到裸鼠的肝脏中。结果显示,shMETTL3组裸鼠全身及肺组织的荧光素酶信号均受到抑制; Kaplan-Meier生存分析表明sh-METTL3裸鼠具有良好的预后。而且,裸鼠中shMETTL3的肿瘤病变和VM计数显着低于对照小鼠。免疫组织化学染色分析显示,在shMETTL3组中,VM标记物VE-cadherin和其他参与VM、MMP2、MMP9和纤连蛋白的蛋白的表达水平降低。同时,YAP1的表达也受到抑制,而E-cadherin的表达则增加。综上所述,m6A甲基化可以促进体内肿瘤进展和VM形成。

m6A依赖性YAP1表达促进DEN诱导的Mettl3+/-肝癌小鼠模型中VM形成和肿瘤转移

为了进一步研究m6A和YAP1在体内癌症进展和VM形成中的作用,作者使用CRISPR-Cas9系统生成了Mettl3+/-C57BL6/J小鼠(敲除METTL3是胚胎致死性的,敲除一个等位基因),它可以发现METTL3在小鼠肝组织中显着下调。随后,作者使用DEN(二乙基亚硝胺)治疗小鼠以诱导HCC 模型。模型成功建立后,一半的Mettl3+/-小鼠接受了治疗。将YAP1质粒注射至尾静脉,即Mettl3+/-+ YAP1组。另一半Mettl3+/-小鼠用对照质粒、Mettl3+/-+载体组和野生型处理。型小鼠使用对照质粒,Wt+载体组。实验结果发现,Mettl3+/-+Vector组小鼠的肿瘤病灶明显小于Wt+Vector组,且接受YAP1质粒注射后,减少的肿瘤病灶明显恢复。肺转移病灶和VM的检测结果相似。与Wt+Vector组相比,Mettl3+/-+Vector组肺转移病灶和VM数量明显减少,注射YAP1质粒后恢复。免疫组织化学染色分析显示,Mettl3+/-+Vector 小鼠中VE-cadherin、MMP2 和MMP9 的表达降低,而YAP1 的过表达则挽救了METTL3 敲除的效果。这些数据表明,在DEN诱导的Mettl3+/-肝癌小鼠模型中,敲除METTL3可以减弱其对癌症进展和VM形成的影响,而YAP1则恢复敲除METTL3的效果。

总结

关于RNA m6A修饰介导Hippo信号通路在肝癌血管新生中的作用机制研究和的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。

用户评论

最迷人的危险

这研究真酷啊!没想到 RNA 甲基化和血管生成之间有这么大的联系。

    有6位网友表示赞同!

淡抹烟熏妆丶

所以说,癌症的发展原来是多方作用的结果呀!

    有12位网友表示赞同!

今非昔比'

这个 Hippo 通路越来越重要了,以前很少听说过它。

    有10位网友表示赞同!

还未走i

看来治疗肝癌以后得考虑RNA甲基化机制了

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呆檬

这研究能为肝癌的诊断和治疗提供新思路吧?

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来自火星的我

血管生成对于肿瘤的生长至关重要啊!

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红玫瑰。

没想到 RNA 还能起到这样的作用,真是让人大开眼界!

    有16位网友表示赞同!

陌上花

希望这方面的研究能够早日取得突破,为肝癌患者带来福音。

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话扎心

这种新的治疗方法真的有望吗?

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失心疯i

这个 RNA m6A 甲基化跟癌症的关系究竟是什么呢?

    有14位网友表示赞同!

迷路的男人

是不是以后我们可以通过检测 RNA 甲基化状态来判断肝癌的风险?

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掉眼泪

Hippo 通路的研究真是越来越深入了,对我们了解癌细胞发展很有帮助。

    有18位网友表示赞同!

等量代换

这个研究成果会应用到临床实践吗?

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无所谓

真期待看到更多关于 RNA 甲基化的研究成果!

    有20位网友表示赞同!

太易動情也是罪名

希望科学家们能继续努力,为肝癌患者找到更好的治疗方法!

    有9位网友表示赞同!

巷雨优美回忆

血管生成拟态的形成机制还真是复杂啊!

    有15位网友表示赞同!

关于道别

这个结果能不能用来开发新的药物?

    有19位网友表示赞同!

经典的对白

RNA 甲基化在肿瘤生物学研究中扮演着怎样的角色呢?

    有18位网友表示赞同!

君临臣

这篇文章真是太专业了,读起来有点晕。

    有16位网友表示赞同!

肆忌

总之,这是一个很有价值的研究成果。

    有7位网友表示赞同!

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