m6A修饰在乳腺癌侵袭转移和化疗耐药中的研究进展

刘思涵 余和芬

1.首都医科大学第八临床医学院，北京 100038；2.首都医科大学生物化学与分子生物学系，北京 100069

乳腺癌是世界范围内女性最常见的恶性肿瘤，其发病率以每年0.5%的速度增长[1]。在女性群体中，乳腺癌已取代肺癌，成为发病率最高的肿瘤[2]。由于早期诊断的普及和治疗手段的进步，乳腺癌的五年生存率已从20 世纪60 年代的63%上升为现在的90%。然而，对于确诊时即为进展期或已经发生转移的乳腺癌患者来说，五年生存率仅为26%。乳腺癌仍是危害女性健康的严重疾病。表观遗传学一直是生命科学领域的研究热点，m6A 修饰作为真核细胞内最普遍的RNA 修饰形式，通过影响RNA 的多种生物学过程，参与肿瘤的发生发展和耐药等多个方面。本文就m6A 修饰与乳腺癌侵袭转移和化疗耐药的有关研究做一综述，旨在从m6A 修饰表观遗传角度为延缓乳腺癌侵袭转移，逆转乳腺癌化疗耐药提供参考依据。

1 m6A修饰概述

1.1 m6A修饰的基本概念

m6A 修饰是发生在真核细胞RNA 中一种最主要的表观遗传修饰，其具体含义是指腺嘌呤（A）第6 位氮原子形成的一种甲基化修饰。m6A 修饰具有序列偏好性，主要定位于保守的RRACH 序列（R=G或A；H=A、C 或U）中，且此序列富集于mRNA 的3’非翻译区（3’-UTR）和终止密码子区[3]。

1.2 m6A修饰的动态调控

m6A 修饰是一种动态可逆的变化过程，主要由三种类型的蛋白调控，分别是m6A 甲基转移酶（writers）、m6A 去甲基酶（erasers）以及m6A 识别蛋白（readers）。

1.2.1 m6A 甲基转移酶 m6A 甲基转移酶的主要功能是以S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）作为甲基供体，在mRNA 的分子的特定位点加入m6A 修饰。目前明确的m6A 甲基转移酶主要包括甲基转移酶样蛋白3（methyltransferase-like 3，METTL3）、甲基转移酶样蛋白14（methyltransferaselike 14，METTL14）和肾母细胞瘤1- 相关蛋白（Wilm’s tumor 1-associated protein，WTAP）。METTL3 具有催化活性，将甲基转移至受体腺嘌呤6 号氮原子。METTL14 本身不具备催化活性，但是可以稳定RNA 底物并促进METTL3 的催化活性。WTAP 通过与METTL3 和METTL14 相互作用 将其招募至相应的mRNA 靶点。其他m6A 甲基转移酶还有RNA 结合基序蛋白15（RNA binding motif protein 15，RBM15）、锌指CCCH 域蛋白13（zinc finger CCCH domain containing protein13，ZC3H13）、METTL16（methyltransferase-like16，METTL16）等。

1.2.2 m6A 去甲基酶 目前明确的m6A 去甲基酶主要有肥胖相关蛋白（fat-mass and obesityassociated protein，FTO） 和Alk B 同源物5（Alk B homolog 5，ALKBH5）。尽管FTO 和ALKBH5 都可以去除甲基，但是它们二者对底物的选择性具有差异，FTO 可以去除m6A 修饰和m6Am 修饰中的甲基，而ALKBH5 只能去除m6A 修饰上的甲基。除此之外，FTO 和ALKBH5 在去甲基序列的偏好性和去甲基的具体过程也不完全相同。

1.2.3 m6A 识别蛋白 如果说甲基转移酶和去甲基酶共同调节细胞内mRNA 的m6A 水平，那么m6A识别蛋白则通过选择性结合m6A 甲基化修饰在下游发挥调控作用。m6A 识别蛋白主要包括YTH结构域蛋白1-2（YTHDC1-2）、YTH 结构域家族1-3（YTHDF1-3）、异质核糖核蛋白（heterogeneous nuclear ribonucleoproteins，HNRNPs）， 包 括HNRNPC、HNRNPG、HNRNPA2B1、真核起始因子3（eukaryotic initiation factor 3，eIF3）等。结合蛋白通过直接或间接与m6A 修饰位点结合，发挥调节mRNA 的功能。

2 m6A修饰与乳腺癌侵袭转移

2.1 m6A甲基转移酶与乳腺癌侵袭转移

多种m6A 甲基转移酶参与调控乳腺癌的侵袭转移。METTL3 作为最重要的m6A 甲基转移酶，其在乳腺癌侵袭转移中发挥的作用还存在争议。Hu等[4]发现METTL3 在乳腺癌中高表达并提示预后不良，通过在蛋白质水平调控Zeste 基因增强子同源物2（enhancer of Zeste 2 polycomb repressive complex 2 subunit，EZH2），进而下调E-钙黏蛋白（E-cadherin），促进乳腺癌细胞发生上皮间质转化和远处转移。然而，Shi 等[5]发现，METTL3 在三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）中低表达，并且与短距离无转移生存密切相关。在此基础上，Ruan 等[6]揭示了TNBC 中METTL3 的上游调控因子，提出miR-34c-3p 通过降低METTL3 mRNA 和蛋白质水平，促进TNBC 的增殖，转移和侵袭。但是过表达circMETTL3 则可以通过分子海绵作用，阻止miR-34c-3p 和METTL3 mRNA 相互作用，逆转miR-34c-3p 在TNBC 中的发挥的促癌作用。因此，circMETTL3 可能作为TNBC 治疗的新方法。METTL3 在乳腺癌侵袭转移中的作用机制十分复杂，目前还没有达成共识，有待进一步的研究。

METTL14 作为m6A 甲基转移酶复合物之一，也参与乳腺癌侵袭转移的调控。Yi 等[7]发现，METTL14 在乳腺癌组织中高表达，通过调节m6A 修饰和hsa-miR-146a-5p 表达，进一步促进乳腺癌细胞的迁移和侵袭。而Gong 等[8]却发现，METTL14在乳腺癌细胞中表达下调，导致结肠腺瘤样息肉（adenomatous polyposis coli，APC）基因的mRNA 稳定性降低。APC 作为Wnt 信号通路的拮抗剂，其水平降低可以导致Wnt 通路的异常激活，从而在肿瘤细胞的侵袭和转移方面起到促进作用。研究表明[9-10]，METTL14 可以与多种长链非编码RNA（lncRNAs） 相互作用，在肿瘤的侵袭转移中发挥促进作用。异常的METTL4 和m6A 水平与乳腺癌病情和预后密切相关，有研究提出[11]，激素受体阴性的乳腺癌患者是否可能受益于外源性METTL14 的过度表达，为乳腺癌的临床治疗提供了新的分子靶点。

Wang 等[12]发现，WTAP 表达与乳腺癌肿瘤大小和分级呈正相关，与腋窝淋巴结转移情况呈负相关，有关WTAP 抑制乳腺癌腋窝淋巴结转移的潜在机制还有待进一步研究。Ou 等[13]首次提出WTAP可能作为C5aR1+中性粒细胞促癌通路中的重要中间因子，促进乳腺癌的进展。C5aR1+中性粒细胞通过分泌白细胞介素（interleukin，IL）-1β 和肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α，协同激活细胞外信号调节激酶1/2（extracellular signalregulated kinase1/2，ERK1/2），促进WTAP 磷酸化，增加其稳定性。增加的WTAP 通过促进烯醇化酶1（enolase 1，ENO1）m6A 修饰，诱导乳腺癌糖酵解，促进乳腺癌的恶性进展，创新性地提出了C5aR1+中性粒细胞和WTAP-ENO1 网络作为乳腺癌治疗靶点的潜力。

2.2 m6A去甲基酶与乳腺癌侵袭转移

FTO 失调在乳腺癌中的作用机制尚不明确。Jeschke 等 发现FTO 在乳腺癌中低表达，通过提高m6A 水平，调控Wnt 信号通路，促进上皮间质转化。除此之外，Jeschke 等[14]还提出了FTO 低表达的肿瘤细胞对Wnt 通路抑制剂具有更高的敏感性，FTO 低表达的乳腺癌患者更有可能从Wnt 抑制剂中获益。然而，Xu 等[15]发现FTO 在人表皮生长因子受体-2（HER-2）阳性的乳腺癌中高表达，通过FTO/miR-181b-3p/ARL5B 轴，加速肿瘤细胞迁移和侵袭。作为除FTO 以外的另一种m6A 去甲基酶，ALKBH5 在乳腺癌中侵袭转移中作用也逐渐被更多的学者关注。Zhang 等[16-17]发现，ALKBH5可能作为缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）的下游靶基因，和锌指蛋白217（zinc finger protein 217，ZNF217）协同，降低NANOG 同源盒蛋白（NANOG homeobox，NANOG）和Kruppel 样因子（Kruppel like factor，KLF）4 mRNA的m6A修饰水平，提高NANOG 和KLF4 的mRNA 稳定性，进而增加乳腺癌发生和转移所需的干细胞的百分比，在乳腺癌中起到致癌作用。以上研究为临床提供了研发ALKBH5 抑制剂阻止乳腺癌侵袭转移的新思路。

2.3 m6A识别蛋白与乳腺癌侵袭转移

YTHDF1 是用途最广、功能最强的识别蛋白。研究表明[18-20]，YTHDF1 与包括消化系统，呼吸系统，泌尿系统在内的多种肿瘤的进展密切相关。YTHDF1 在乳腺癌组织和细胞中高表达，与肿瘤细胞的增殖、侵袭、上皮间质转化等恶性进展呈正相关，而与生存期和免疫细胞肿瘤浸润呈负相关。关于YTHDF1 促癌作用的潜在机制，Sun 等[21]认为YTHDF1 可以通过METLL14 依赖的方式调控E2F 转录因子8（E2F transcription factor 8，E2F8）mRNA 的稳定性和DNA 损伤修复，发挥致癌作用。Chen 等[22]则认为乳腺癌中高表达的YTHDF1 可以通过识别并结合到叉头盒蛋白M1（forkhead box M1，FOXM1）mRNA 的m6A 修饰位点，促进FOXM1的翻译，发挥致癌作用。Yao 等[23]发现，肿瘤内缺氧可以诱导HIF-1α，抑制miR-16-5p 表达，进而促进YTHDF1 的表达，最后通过上调丙酮酸激酶M2（pyruvate kinase M2，PKM2）增强肿瘤糖酵解，发挥促癌作用。除YTHDF1 以外，Lin 等[24]还发现，在TNBC 细胞中，YTHDF3 可以通过m6A 修饰依赖的方式增强E 盒结合锌指蛋白（zinc finger E-box binding homeobox 1，ZEB1）mRNA 的稳定性，发挥促癌作用。通过以上研究，YTHDF1 和YTHDF3 有望成为乳腺癌患者预后评价指标和潜在的治疗靶点。

Lv 等[25]将HNRNPC 与在多种肿瘤中表达异常的circRNA 联系起来，推测乳腺癌中上调的circBACH2 在细胞质中作为has-miR-944 的分子海绵，促进HNRNPC 的表达和活性，进而影响MAPK 信号通路，从而加速BC 细胞的增殖。Shi 等[26]提出IGF2BP1 与长链非编码RNA MIR210HG 相互作用，通过MYCN/IGF2BP1/MIR210HG/miR-210 轴，在乳腺癌进展中发挥促癌作用。

3 m6A修饰与乳腺癌化疗耐药

阿霉素是多种表型乳腺癌化学治疗的首选方案。Li 等[27]发现METTL3 在阿霉素耐药的乳腺癌细胞中高表达，通过调控人肺腺癌转移相关转录本1（metastasis associated in lung adenocarcinoma transcript 1，MALAT1）的表达，招募E2F1 并激活下游前梯度蛋白2（anterior gradient 2，AGR）的表达，从而促进乳腺癌细胞对阿霉素的耐药。Huang 等[28]发现，WTAP 可以与lncRNA DLGAP1-AS1 形成正反馈环，促进乳腺癌细胞化疗耐药。Wang 等[29]发现在对阿霉素耐药的乳腺癌细胞中FTO 高表达，并且其发挥作用与信号转导蛋白和转录激活子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）相关。STAT3 是促进乳腺癌细胞产生化疗耐药的重要因子，STAT3 和FTO 通过形成双向促进的环路，促进乳腺癌细胞对阿霉素的化疗耐药。虽然文献数量较少，但FTO 在化疗耐药乳腺癌细胞中的高表达水平这一观点基本一致。在未来，是否可以利用FTO 抑制剂来逆转乳腺癌化疗耐药有待进一步研究。Wu 等[30]发现蛋白精氨酸甲基转移酶5（protein arginine methyltransferase 5，PRMT5）通过增强ALKBH5 的核转位，从而上调ALKBH5，去除BRCA1 的m6A 修饰以稳定mRNA，进一步增强DNA 修复能力，从而降低阿霉素对乳腺癌细胞的疗效。

4 总结与展望

m6A RNA 修饰除了在肿瘤的发生进展中起到重要调控作用，还与神经系统、生殖系统等多种疾病密切相关。参与m6A 修饰的有关蛋白通过与miRNA，lncRNA，circRNA 等多种分子和免疫细胞相互作用，在乳腺癌侵袭进展和化疗耐药中发挥作用。正是由于参与m6A 修饰的有关蛋白种类繁多且功能各异，所以为抗癌药物的研发提供了数目众多的潜力靶点，也为逆转化疗耐药提供了新思路。未来的研究中，临床需要就各种关键的修饰蛋白在不同表型乳腺癌细胞中表达水平的高低得出统一结论，为乳腺癌靶向药物的开发奠定理论基础，以期通过药物的高度靶向作用降低副作用。