SCI论文解读(11):circNSUN2通过m6A修饰促进结直肠癌肝转移的机制研究

发布单位: 广东省医学会医学科研实验室建设与管理学分会  /  阅读:163 次  /  2021/5/31 7:56:01

陈日新,广东省人民医院医学研究部助理研究员,毕业于中山大学肿瘤防治中心基础医学专业,研究方向为非编码RNA转录后调控与肿瘤转移的基础及转化研究,发现多个肿瘤转移的关键分子标志物并阐明其调控机制。目前已发表SCI论文8篇,其中以第一作者/共同第一作者在Nature CommunicationsClinical Cancer Research发表SCI论文2篇。

1. 引言

N6-甲基腺嘌呤(m6A)修饰是mRNAncRNA上分布广泛的碱基修饰形式之一。CircRNAmRNA剪切过程中反向剪切形成的单链闭合环形RNA,在基因表达调控中发挥重要作用,可作为疾病的生物标志物,在临床诊断和治疗方面有广阔的应用前景。早期已有报道m6A修饰广泛存在于circRNA且呈现细胞特异性。但m6A修饰对circRNA分子自身的影响与调控机制及其在恶性肿瘤进展中的生物学意义目前并不清楚。

2.结果展示

      1)作者通过circRNA芯片检测了两对结直肠癌(CRC)与癌旁组织的circRNA表达情况,并对定位于结直肠癌常见基因拷贝数异常(CNV)区域内的circRNA进行分析。对于在两例肿瘤标本中表达变化一致且差异具有统计学意义的的分子,进行临床大样本验证,并分析临床病理特征相关性,发现circNSUN2在伴有肝转移的结直肠癌患者的肿瘤组织和血清中高表达,而高表达 circNSUN2的结直肠癌患者的总生存率更低。

      2)作者运用了一系列分子实验对circNSUN2 进行环形结构的鉴定、对 RNase R 的敏感性分析、半衰期分析及细胞内定位分析。值得注意的是,circNSUN2主要定位于细胞质中,少部分存在于细胞核中。

      3)作者运用人源性结直肠癌 PDX 模型,获取PDX-TC71细胞,并稳定敲降或过表达circNSUN2,进一步构建了裸鼠结直肠癌肝转移、肺转移模型,实验结果表明circNSUN2促进结直肠癌肿瘤细胞侵袭、转移。

      4)作者通过RNA pulldown、蛋白质谱检测及RIP实验,发现circNSUN2能结合YTHDC1。运用circScan算法发现YTHDC1circNSUN2 junction区域相结合。meRIP实验证明了circNSUN2存在m6A修饰。序列分析预测circNSUN2 junction区域附近存在GAACU motif。设计突变实验,RNA-EMSA结果表明m6A结合位点突变后,circRNA-YTHDC1蛋白结合消失。进一步实验证实,YTHDC1 m6A 依赖性方式促进 circNSUN2 从细胞核运输至细胞质。

      5)作者结合RNA pulldown、蛋白质谱检测、RIPIF-RNA FISH实验,发现circNSUN2IGF2BP2也存在相互作用。通过设计截短体进行RIP实验,发现IGF2BP2 KH3-4 亚结构域与 circNSUN2 特异性结合。运用circScan算法结合文章报道的IGF2BP2结合RNAmotif ,预测circNSUN2 junction区域附近存在CAUCAU motif。设计突变实验,RNA-EMSA结果表明该结合基序突变后,circRNA-IGF2BP2蛋白结合消失,确定了circNSUN2IGF2BP2结合区段。

      6)作者对circNSUN2敲降及对照细胞进行mRNA测序,进一步筛选验证,最终选择HMGA2作为靶分子。RNA pull-down实验证实circNSUN2 HMGA2 mRNA相互作用。干扰circNSUN2表达后HMGA2 mRNA的稳定性显著降低。双荧光素酶报告实验进一步确证circNSUN2通过AAACAHMGA2 mRNA 3’UTR结合并稳定了HMGA2 mRNAIF-RNA FISH实验结果表明,circNSUN2/IGF2BP2/ HMGA2形成三元复合物,进一步验证了 circNSUN2 影响 HMGA2 mRNA,稳定性,同时发现 circNSUN2 影响 IGF2BP2 HMGA2 相互作用。IGF2BP2 截短质粒 RIP 实验结果显示,IGF2BP2 KH3-4 亚结构域与 HMGA2 特异性结合。RIP 实验进一步验证了circNSUN2调控 IGF2BP2 HMGA2 之间的相互作用。

      7)作者通过体内外回补实验发现,circNSUN2 通过HMGA2途径促进结直肠癌肝转移。随后作者进行了临床大样本验证,检测发现HMGA2及其靶标CXCR4 circNSUN2表达量呈正相关, 且与结直肠癌肝转移相关。

3.研究思路

4.总结

该文章首次证实 circRNA在伴有肝转移的结直肠癌患者的肿瘤组织及血清中异常高表达,能够作为结直肠肝转移的诊断和预后生物分子标志物。同时阐明了 circNSUN2 YTHDC1介导、以m6A甲基化修饰依赖性的方式运输出核,而胞质中circNSUN2通过形成 circNSUN2/IGF2BP2/HMGA2 RNA-蛋白三元复合物,稳定下游HMGA2 mRNA以促进结直肠癌肝转移的机制。该研究的完成为结直肠癌的精准诊疗提供新的临床策略。

原文链接:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6795808/ Nature Communications, IF=12.121

 

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本文转自:GD省医公共实验室公众号:

 

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