检验医学 ›› 2022, Vol. 37 ›› Issue (9): 872-876.DOI: 10.3969/j.issn.1673-8640.2022.09.016
孔玉洁, 王晨, 何炳
收稿日期:
2020-12-30
修回日期:
2022-04-04
出版日期:
2022-09-30
发布日期:
2022-10-25
作者简介:
孔玉洁,女,1998年生,学士,主要从事m6A甲基化相关研究。
KONG Yujie, WANG Chen, HE Bing
Received:
2020-12-30
Revised:
2022-04-04
Online:
2022-09-30
Published:
2022-10-25
摘要:
N6-甲基腺苷(m6A)是哺乳动物细胞mRNA中丰度最高的一种动态可逆的修饰,由甲基化酶[甲基转移酶(METTL)3、甲基转移酶(METTL)14、肾母细胞瘤1关联蛋白(WTAP)]、去甲基化酶[肥胖基因相关蛋白(FTO)、α-酮戊二酸依赖性双加氧酶同源物(ALKBH)5]、甲基结合蛋白[YTH N6甲基腺苷RNA结合蛋白1(YTHDF1)、YTH结构域蛋白(YTHDC)1、YTHDC2]等协同调控。m6A甲基化修饰与人体的生长发育和多种疾病的发生发展密切相关。文章对m6A的分子机制、生物学功能和检测方法的最新进展进行综述,并对m6A检测的临床应用价值进行展望。
中图分类号:
孔玉洁, 王晨, 何炳. N6-甲基腺苷的生物学功能及检测技术研究进展[J]. 检验医学, 2022, 37(9): 872-876.
KONG Yujie, WANG Chen, HE Bing. Research progress of N6-methyladenosine in biological function and detection technology[J]. Laboratory Medicine, 2022, 37(9): 872-876.
肿瘤类型 | m6A调控蛋白 | 表达趋势 | 下游基因 | 肿瘤发展 |
---|---|---|---|---|
GBM①[28] | METTL3 | 下调 | ADAM19、EPHA3、KLF4、CDKN2A、BRCA2、TP53 | 抑制 |
METTL14 | 下调 | ADAM19 | 抑制 | |
ALKBH5 | 上调 | FOXM1 | 促进 | |
AML②[29] | METTL3 | 上调 | c-MYC、BCL2、PTEN | 促进 |
METTL14 | 上调 | MYB、MYC | 促进 | |
FTO | 上调 | ASB2、RARA | 促进 | |
肝细胞肝癌[ | METTL3 | 上调 | SOCS2 | 促进 |
METTL14 | 下调 | DGCR8 | 抑制 | |
YTHDF2 | 上调 | 未知 | 促进 | |
乳腺癌[ | METTL3 | 上调 | HBXIP | 促进 |
ALKBH5 | 上调 | NANOG、KLF4 | 促进 | |
胰腺癌[ | ALKBH5 | 下调 | KCNK15-AS1 | 抑制 |
YTHDF2 | 下调 | YAP | 抑制 | |
前列腺癌[ | YTHDF2 | 上调 | miR-493-3p | 促进 |
宫颈癌[ | FTO | 上调 | β-catenin | 促进 |
子宫内膜癌[ | METTL3 | 下调 | PHLPP2、mTORC2 | 抑制 |
表1 m6A 修饰相关蛋白表达水平与肿瘤发生、发展的关系
肿瘤类型 | m6A调控蛋白 | 表达趋势 | 下游基因 | 肿瘤发展 |
---|---|---|---|---|
GBM①[28] | METTL3 | 下调 | ADAM19、EPHA3、KLF4、CDKN2A、BRCA2、TP53 | 抑制 |
METTL14 | 下调 | ADAM19 | 抑制 | |
ALKBH5 | 上调 | FOXM1 | 促进 | |
AML②[29] | METTL3 | 上调 | c-MYC、BCL2、PTEN | 促进 |
METTL14 | 上调 | MYB、MYC | 促进 | |
FTO | 上调 | ASB2、RARA | 促进 | |
肝细胞肝癌[ | METTL3 | 上调 | SOCS2 | 促进 |
METTL14 | 下调 | DGCR8 | 抑制 | |
YTHDF2 | 上调 | 未知 | 促进 | |
乳腺癌[ | METTL3 | 上调 | HBXIP | 促进 |
ALKBH5 | 上调 | NANOG、KLF4 | 促进 | |
胰腺癌[ | ALKBH5 | 下调 | KCNK15-AS1 | 抑制 |
YTHDF2 | 下调 | YAP | 抑制 | |
前列腺癌[ | YTHDF2 | 上调 | miR-493-3p | 促进 |
宫颈癌[ | FTO | 上调 | β-catenin | 促进 |
子宫内膜癌[ | METTL3 | 下调 | PHLPP2、mTORC2 | 抑制 |
检测方法 | 检测水平 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|---|
m6A-Seq | 修饰相对丰度 | 高通量 | 对原始材料质量、数量要求高,受抗体影响大,分辨率低 |
MeRIP-Seq | 全转录组 | 操作流程完善,灵敏度高,通量高 | 对研究目标质量、数量要求高,易受抗体影响,分辨率较低,mRNA需求量较大,免疫沉淀/抗体可能会有假阳性 |
2D-TLC | m6A水平 | 定量,灵敏度高,操作流程完善 | 有放射性,精确度不高 |
斑点杂交 | m6A水平 | 成本低,没有放射性要求 | 易出现非特异性抗体结合,灵敏度低 |
LC-MS/MS | m6A水平 | 定量,灵敏度高,检测限低 | 对设备要求高,成本高,实验过程较为繁琐 |
SCARLET | 特定部位甲基化 | 高度定量,通量低,准确度高 | 成本高,有放射性,过程繁琐,不能实现高通量,不能用于转录组分析 |
PA-m6A-Seq | 单核苷酸分辨率 | 分辨率比MeRIP-Seq高,通量高 | 只适用于细胞,不能用于组织或临床样本,免疫沉淀/抗体会产生假阳性 |
mi-CLIP-Seq | 单核苷酸分辨率 | 通量高 | 对特异性抗体具有高度依赖性 |
m6A-LAIC-Seq | m6A水平 | 通量高,可量化甲基化与未甲基化RNA的百分比 | 无法检测到特定的m6A位点 |
DA-m6A-seq | m6A水平 | 更高的灵敏度和测序深度 | 成本较高,实验过程较复杂 |
表2 10种m6A检测方法的优缺点
检测方法 | 检测水平 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|---|
m6A-Seq | 修饰相对丰度 | 高通量 | 对原始材料质量、数量要求高,受抗体影响大,分辨率低 |
MeRIP-Seq | 全转录组 | 操作流程完善,灵敏度高,通量高 | 对研究目标质量、数量要求高,易受抗体影响,分辨率较低,mRNA需求量较大,免疫沉淀/抗体可能会有假阳性 |
2D-TLC | m6A水平 | 定量,灵敏度高,操作流程完善 | 有放射性,精确度不高 |
斑点杂交 | m6A水平 | 成本低,没有放射性要求 | 易出现非特异性抗体结合,灵敏度低 |
LC-MS/MS | m6A水平 | 定量,灵敏度高,检测限低 | 对设备要求高,成本高,实验过程较为繁琐 |
SCARLET | 特定部位甲基化 | 高度定量,通量低,准确度高 | 成本高,有放射性,过程繁琐,不能实现高通量,不能用于转录组分析 |
PA-m6A-Seq | 单核苷酸分辨率 | 分辨率比MeRIP-Seq高,通量高 | 只适用于细胞,不能用于组织或临床样本,免疫沉淀/抗体会产生假阳性 |
mi-CLIP-Seq | 单核苷酸分辨率 | 通量高 | 对特异性抗体具有高度依赖性 |
m6A-LAIC-Seq | m6A水平 | 通量高,可量化甲基化与未甲基化RNA的百分比 | 无法检测到特定的m6A位点 |
DA-m6A-seq | m6A水平 | 更高的灵敏度和测序深度 | 成本较高,实验过程较复杂 |
[1] |
PAN Y, MA P, LIU Y, et al. Multiple functions of m6A RNA methylation in cancer[J]. J Hematol Oncol, 2018, 11(1):48.
DOI URL |
[2] | YE F. RNA N6-adenosine methylation(m6A) steers epitranscriptomic control of herpesvirus replication[J]. Inflamm Cell Signal, 2017, 4(3):e1604. |
[3] |
龙文林, 郭辉, 盛杰, 等. m6A RNA甲基化在肿瘤发生发展中的作用[J]. 生物技术通报, 2019, 35(6):178-186.
DOI |
[4] |
LIU Z X, LI L M, SUN H L, et al. Link between m6A modification and cancers[J]. Front Bioeng Biotechnol, 2018, 6:89.
DOI URL |
[5] |
PETERS T, AUSMEIER K, RÜTHER U. Cloning of Fatso(Fto),a novel gene deleted by the Fused toes(Ft) mouse mutation[J]. Mamm Genome, 1999, 10(10):983-986.
DOI URL |
[6] |
CLANCY M J, SHAMBAUGH M E, TIMPTE C S, et al. Induction of sporulation in saccharomyces cerevisiae leads to the formation of N6-methyladenosine in mRNA:a potential mechanism for the activity of the IME4 gene[J]. Nucleic Acids Res, 2002, 30(20):4509-4518.
DOI URL |
[7] |
ZHENG G, DAHL J A, NIU Y, et al. ALKBH5 is a mammalian RNA demethylase that impacts RNA metabolism and mouse fertility[J]. Mol Cell, 2013, 49(1):18-29.
DOI PMID |
[8] |
HUANG Y, YAN J, LI Q, et al. Meclofenamic acid selectively inhibits FTO demethylation of m6A over ALKBH5[J]. Nucleic Acids Res, 2015, 43(1):373-384.
DOI PMID |
[9] |
XU C, LIU K, TEMPEL W, et al. Structures of human ALKBH5 demethylase reveal a unique binding mode for specific single-stranded N6-methyladenosine RNA demethylation[J]. J Biol Chem, 2014, 289(25):17299-17311.
DOI PMID |
[10] |
UEDA Y, OOSHIO I, FUSAMAE Y, et al. AlkB homolog 3-mediated tRNA demethylation promotes protein synthesis in cancer cells[J]. Sci Rep, 2017, 7:42271.
DOI PMID |
[11] |
LIU N, DAI Q, ZHENG G, et al. N(6)-methyladenosine-dependent RNA structural switches regulate RNA-protein interactions[J]. Nature, 2015, 518(7540):560-564.
DOI URL |
[12] |
WANG X, ZHAO B S, ROUNDTREE I A, et al. N(6)-methyladenosine modulates messenger RNA translation efficiency[J]. Cell, 2015, 161(6):1388-1399.
DOI PMID |
[13] |
LI A, CHEN Y S, PING X L, et al. Cytoplasmic m6A reader YTHDF3 promotes mRNA translation[J]. Cell Res, 2017, 27(3):444-447.
DOI URL |
[14] |
ROUNDTREE I A, LUO G Z, ZHANG Z, et al. YTHDC1 mediates nuclear export of N6-methyladenosine methylated mRNAs[J]. Elife, 2017, 6:e31311.
DOI URL |
[15] |
WOJTAS M N, PANDEY R R, MENDEL M, et al. Regulation of m6A transcripts by the 3'→5' RNA helicase YTHDC2 is essential for a successful meiotic program in the mammalian germline[J]. Mol Cell, 2017, 68(2):374-387.e12.
DOI URL |
[16] |
ALARCÓN C R, GOODARZI H, LEE H, et al. HNRNPA2B1 is a mediator of m(6)A-dependent nuclear RNA processing events[J]. Cell, 2015, 162(6):1299-1308.
DOI PMID |
[17] |
MEYER K D, PATIL D P, ZHOU J, et al. 5' UTR m(6)A promotes cap-independent translation[J]. Cell, 2015, 163(4):999-1010.
DOI URL |
[18] |
BARALLE F E, GIUDICE J. Alternative splicing as a regulator of development and tissue identity[J]. Nat Rev Mol Cell Biol, 2017, 18(7):437-451.
DOI URL |
[19] |
FUSTIN J M, DOI M, YAMAGUCHI Y, et al. RNA-methylation-dependent RNA processing controls the speed of the circadian clock[J]. Cell, 2013, 155(4):793-806.
DOI URL |
[20] |
SHIMA H, MATSUMOTO M, ISHIGAMI Y, et al. S-adenosylmethionine synthesis is regulated by selective N6-adenosine methylation and mRNA degradation involving METTL16 and YTHDC1[J]. Cell Rep, 2017, 21(12):3354-3363.
DOI URL |
[21] |
SHI H, WANG X, LU Z, et al. YTHDF3 facilitates translation and decay of N6-methyladenosine-modified RNA[J]. Cell Res, 2017, 27(3):315-328.
DOI URL |
[22] |
HUANG H, WENG H, SUN W, et al. Recognition of RNA N6-methyladenosine by IGF2BP proteins enhances mRNA stability and translation[J]. Nat Cell Biol, 2018, 20(3):285-295.
DOI URL |
[23] |
CHOE J, LIN S, ZHANG W, et al. mRNA circularization by METTL3-eIF3h enhances translation and promotes oncogenesis[J]. Nature, 2018, 561(7724):556-560.
DOI URL |
[24] |
WANG C X, CUI G S, LIU X, et al. METTL3-mediated m6A modification is required for cerebellar development[J]. PLoS Biol, 2018, 16(6):e2004880.
DOI URL |
[25] |
ZHANG Z, WANG M, XIE D, et al. METTL3-mediated N6-methyladenosine mRNA modification enhances long-term memory consolidation[J]. Cell Res, 2018, 28(11):1050-1061.
DOI URL |
[26] |
MERKURJEV D, HONG W T, IIDA K, et al. Synaptic N6-methyladenosine(m6A) epitranscriptome reveals functional partitioning of localized transcripts[J]. Nat Neurosci, 2018, 21(7):1004-1014.
DOI URL |
[27] |
ZHANG C, CHEN Y, SUN B, et al. m6A modulates haematopoietic stem and progenitor cell specification[J]. Nature, 2017, 549(7671):273-276.
DOI URL |
[28] |
CUI Q, SHI H, YE P, et al. m6A RNA methylation regulates the self-renewal and tumorigenesis of glioblastoma stem cells[J]. Cell Rep, 2017, 18(11):2622-2634.
DOI URL |
[29] |
WENG H, HUANG H, WU H, et al. METTL14 inhibits hematopoietic stem/progenitor differentiation and promotes leukemogenesis via mRNA m6A modification[J]. Cell Stem Cell, 2018, 22(2):191-205.e9.
DOI URL |
[30] |
CHEN M, WEI L, LAW C T, et al. RNA N6-methyladenosine methyltransferase-like 3 promotes liver cancer progression through YTHDF2-dependent posttranscriptional silencing of SOCS2[J]. Hepatology, 2018, 67(6):2254-2270.
DOI PMID |
[31] |
CAI X, WANG X, CAO C, et al. HBXIP-elevated methyltransferase METTL3 promotes the progression of breast cancer via inhibiting tumor suppressor let-7g[J]. Cancer Lett, 2018, 415:11-19.
DOI PMID |
[32] |
HE Y, HU H, WANG Y, et al. ALKBH5 inhibits pancreatic cancer motility by decreasing long non-coding RNA KCNK15-AS1 methylation[J]. Cell Physiol Biochem, 2018, 48(2):838-846.
DOI PMID |
[33] |
LI J, MENG S, XU M, et al. Downregulation of N6-methyladenosine binding YTHDF2 protein mediated by miR-493-3p suppresses prostate cancer by elevating N6-methyladenosine levels[J]. Oncotarget, 2017, 9(3):3752-3764.
DOI URL |
[34] |
ZHOU S, BAI Z L, XIA D, et al. FTO regulates the chemo-radiotherapy resistance of cervical squamous cell carcinoma(CSCC) by targeting β-catenin through mRNA demethylation[J]. Mol Carcinog, 2018, 57(5):590-597.
DOI URL |
[35] |
LIU J, ECKERT M A, HARADA B T, et al. m6A mRNA methylation regulates AKT activity to promote the proliferation and tumorigenicity of endometrial cancer[J]. Nat Cell Biol, 2018, 20(9):1074-1083.
DOI URL |
[36] | BOREK E. Toward a universal tumour marker[J]. Tumour Biol, 1984, 5(1):1-14. |
[37] |
GEHRKE C W, KUO K C, WAALKES T P, et al. Patterns of urinary excretion of modified nucleosides[J]. Cancer Res, 1979, 39(4):1150-1153.
PMID |
[1] | 丁静, 李会丹, 张春玲, 王小蕊, 刘伟玲, 蔺丽慧, 邱慧颖. 基于不同分类标准的髓系肿瘤实验室诊断及预后相关因素分析[J]. 检验医学, 2025, 40(1): 25-31. |
[2] | 王驰, 刘邵梅, 李绵洋. 基于人工智能技术的骨髓细胞形态学辅助诊断研究进展[J]. 检验医学, 2025, 40(1): 8-14. |
[3] | 徐菲, 陈祝俊, 喻靓, 张菁, 卢仁泉, 郭林, 庄亦晖. 肿瘤患者念珠菌血症病原学特点和死亡危险因素分析[J]. 检验医学, 2024, 39(9): 888-894. |
[4] | 张佳玲, 齐军. 乳糜血对肿瘤患者血细胞分析参数的干扰和纠正[J]. 检验医学, 2024, 39(8): 770-773. |
[5] | 王雪星, 陈春梅, 何媛, 楚杰, 魏春梅. 血栓弹力图和凝血指标预测肿瘤相关静脉血栓栓塞症的价值[J]. 检验医学, 2024, 39(5): 491-496. |
[6] | 张晗, 郭林, 卢仁泉, 陈福祥. 肿瘤患者外周血免疫指标的临床价值与展望[J]. 检验医学, 2024, 39(4): 311-316. |
[7] | 张珩, 郑慧, 卢仁泉. 卵巢癌微环境调控调节性T细胞的研究进展[J]. 检验医学, 2024, 39(4): 317-323. |
[8] | 李月, 滕小艳, 丁思颖, 胡刘平, 杜玉珍. NLR对不同类型实体肿瘤远隔转移的预测价值[J]. 检验医学, 2024, 39(4): 324-329. |
[9] | 严天晴, 杨小香, 郭林, 卢仁泉. 血清细胞因子检测在卵巢上皮性肿瘤进展评估中的价值[J]. 检验医学, 2024, 39(4): 336-342. |
[10] | 许耘川, 皇甫昱婵, 马妍慧. 结直肠癌组织高表达IL-35对Th1和Th17可塑性的作用[J]. 检验医学, 2024, 39(4): 343-350. |
[11] | 王榕, 高春芳. 外泌体糖基化在肿瘤诊断和治疗中的应用进展[J]. 检验医学, 2024, 39(4): 404-409. |
[12] | 杨静, 刘华朋, 柳旎. 血清MyD88和TRAF-6联合检测在儿童重度急性呼吸道感染诊断和预后评估中的价值[J]. 检验医学, 2024, 39(3): 237-242. |
[13] | 刘亚楠, 夏敏, 王欢, 郑月, 张泓. 3例儿童母细胞性浆细胞样树突细胞肿瘤临床特征和免疫表型分析[J]. 检验医学, 2024, 39(3): 302-306. |
[14] | 刘国利, 王颖, 王莹, 段旭东, 金花. 卵巢上皮性肿瘤患者贝伐单抗治疗后血脂水平变化及其对预后的影响[J]. 检验医学, 2024, 39(12): 1196-1201. |
[15] | 黄茜, 申琴, 胡秋云, 孙静, 万平印. 血清CTRP3、DKK-1水平在绝经后骨质疏松患者骨折发生中的临床价值[J]. 检验医学, 2024, 39(10): 950-955. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||