m5C甲基化修饰及其在肿瘤免疫治疗中的研究进展

表观遗传修饰在真核细胞生物学过程中有重要的调节作用。肿瘤免疫疗法是治疗癌症的重要手段和临床策略。5⁃甲基胞嘧啶(5⁃methylcytosine,m5C)是继N6甲基腺苷(N6⁃methyladenosine,m6A)之后发现的表观遗传调控网络的重要组成部分。RNA的m5C甲基化修饰能影响被修饰RNA分子的命运,并在包括RNA稳定性、蛋白质合成和转录调控在内的各种生物学过程中发挥重要作用。最近研究表明,m5C甲基转移酶、去甲基化酶、甲基化识别蛋白与多种细胞生物学过程和系统性疾病有关,包括肿瘤的发生、转移和肿瘤免疫微环境等。m5C甲基化修饰可在多个水平上广泛影响基因表达和肿瘤发生发展的生物学过程,但其具体机制及与其他表观遗传修饰的相互作用尚未阐明,其在恶性肿瘤中的调控机制、风险评估和靶向治疗的研究有待深入。本文将从m5C的动态调节网络、m5C修饰在实体瘤中的生物学作用及在肿瘤免疫治疗中的潜在靶点等进行综述。

m6A去甲基化酶ALKBH5在形觉剥夺性近视豚鼠中的表达变化及其意义

目的探讨形觉剥夺性近视(FDM)豚鼠视网膜中m6A去甲基化酶AlkB同源蛋白5(ALKBH5)表达变化及其参与近视的作用机制。方法采用随机数字表法将30只健康SPF级3周龄三色豚鼠分为正常对照组和实验组,每组15只。实验组中眼罩遮盖右眼作为FDM组,暴露左眼为自身对照组。分别于实验前及实验1、2、3和4周时进行豚鼠眼生物学参数测量。采用带状光检影镜测量屈光度,采用A型超声仪测量眼轴长度。实验4周,通过免疫组织化学染色和免疫荧光染色检测ALKBH5在豚鼠视网膜中的表达分布。采用实时荧光定量PCR和Western blot法检测豚鼠视网膜中ALKBH5 mRNA和蛋白表达情况。结果与正常对照组和自身对照组相比,实验2、3和4周,FDM组豚鼠近视屈光度明显增加,眼轴显著增长,差异均有统计学意义(均P<0.001)。免疫组织化学染色和免疫荧光染色显示,ALKBH5分布在视网膜神经纤维层、视锥视杆细胞层和视网膜色素上皮(RPE)层,其中以神经纤维层和RPE层为主。正常对照组、自身对照组和FDM组豚鼠ALKBH5蛋白相对荧光强度值分别为1.000±0.204、0.874±0.076和0.571±0.053,FDM组视网膜中ALKBH5蛋白荧光强度值明显小于正常对照组和自身对照组,差异均有统计学意义(t=4.069,P=0.006;t=5.176,P=0.014)。造模后4周,FDM组豚鼠视网膜中ALKBH5 mRNA和蛋白相对表达量明显低于正常对照组和自身对照组,差异均有统计学意义(均P<0.01)。结论FDM组豚鼠视网膜中m6A去甲基化酶ALKBH5表达下降,ALKBH5及相关m6A甲基化修饰可能参与了近视的发生和发展。

m5C甲基化相关基因预测肾透明细胞癌的预后

目的:利用肿瘤基因组图谱(the Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库中的数据,构建m5C甲基化相关基因组成的生存预后模型,分析与肾透明细胞癌生存有关的独立预后影响因素以预测肾透明细胞癌患者的预后。方法:从TCGA数据库下载肾透明细胞癌患者资料,从已发表的文献中获取m5C甲基化相关基因并分析其在肿瘤组和对照组间的表达差异。对这些基因进行共识聚类分析以揭示m5C甲基化相关基因与肾透明细胞癌预后之间的关系。通过单变量Cox分析和Lasso-Cox回归分析构建出生存预后模型并分析与肾透明细胞癌相关的预后影响因素,GO和KEGG富集分析进一步探索生物功能和潜在的信号通路。通过qRT-PCR验证m5C甲基化相关基因在肾透明细胞癌细胞系及组织和正常肾细胞系及组织之间的差异表达。结果:m5C甲基化相关基因在肾透明细胞癌肿瘤组和正常组之间存在差异性表达。共识聚类分析结果显示亚群1的肾透明细胞癌患者预后优于亚群2。构建的生存预后模型将肾透明细胞癌分为高风险组和低风险组,单变量和多变量Cox分析显示分级和分期可能是肾透明细胞癌的独立预后因素,而GO和KEGG分析显示m5C-RNA甲基化修饰可影响肾透明细胞癌的进展。此外,qRT-PCR实验也证实m5C甲基化相关基因在肾透明细胞癌肿瘤组和正常组之间表达存在差异。结论:本文构建的m5C甲基化相关基因的生存预后模型可以预测肾透明细胞癌患者的预后。

猪m^6A去甲基化酶FTO、ALKBH5基因表达水平与大肠杆菌F18感染抗性的关系分析

为了探讨猪6-甲基腺嘌呤(m^6A)去甲基化酶mRNA表达水平与仔猪大肠杆菌F18抗性的关系,本研究运用实时荧光定量PCR方法检测m^6A去甲基化酶FTO和ALKBH5基因在35日龄苏太猪断奶仔猪大肠杆菌F18抗性型和敏感型个体十二指肠和空肠组织中的mRNA表达差异,同时分别利用F18ab、F18ac大肠杆菌菌体刺激和内毒素LPS诱导猪小肠上皮细胞(IPEC-J2),检测FTO、ALKBH5基因表达变化。结果表明,FTO、ALKBH5基因在抗性型个体十二指肠和空肠中的表达量均极显著或显著高于敏感型个体(P<0.01,P<0.05);不同F18大肠杆菌菌体刺激IPEC-J2细胞后,FTO基因表达水平均无显著变化(P>0.05),而ALKBH5基因在F18ac刺激后表达量显著上调(P<0.05);LPS诱导4 h时,FTO和ALKBH5基因表达量均显著上调(P<0.05)。本研究在细胞和个体水平上初步验证并发现了m^6A去甲基化酶FTO和ALKBH5基因表达水平与大肠杆菌感染仔猪密切相关,为今后深入研究RNA去甲基化修饰在仔猪细菌性腹泻调控中的作用机制提供了理论基础。

基于双向长短时记忆网络和注意力机制的RNA m5C甲基化位点预测

RNA 5-甲基胞嘧啶(m5C)修饰在许多生物过程中发挥重要的作用,对m5C位点的准确识别有助于更好地理解其生物学功能,所以识别m5C甲基化位点十分必要。尽管已发展了多种识别m5C甲基化位点的机器学习方法,但预测能力仍有待提高。本文基于双向长短时记忆网络和注意力机制,提出了一种预测RNA m5C甲基化位点的深度学习算法。用该方法在人、小鼠、酿酒酵母和拟南芥共4种生物的RNA m5C数据集上进行实验,m5C位点预测AUC值分别达到92.5%、99.7%、93.6%和86.5%。与现有预测方法相比,该方法具有较好的预测性能,并且具有更优的泛化能力,为RNA m5C甲基化位点预测提供了一种新方法。

下调METTL5通过Wnt/β-catenin信号通路抑制三阴乳腺癌细胞增殖、迁移与侵袭

目的探讨甲基转移酶5(methyltransferase-like 5,METTL5)在三阴乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)中的作用和潜在机制。方法采用免疫组织化学方法和Western blot检测TNBC肿瘤组织和细胞系中METTL5的表达情况。用靶向METTL5的shRNA(shRNA-METTL5)转染TNBC细胞后,用CCK-8、集落形成、伤口愈合以及Transwell实验分别检测细胞增殖活性、迁移与侵袭,Western blot检测Wnt/β-catenin信号关键蛋白的表达。构建异种移植瘤模型,验证敲降METTL5对TNBC细胞在体内生长以及Wnt/β-catenin信号活性的影响。结果METTL5在TNBC肿瘤组织和细胞系中表达上调(P<0.01)。敲降METTL5可抑制TNBC细胞的增殖、迁移和侵袭并降低了Wnt/β-catenin信号分子β-catenin、细胞周期蛋白(Cyclin)D1、基质金属蛋白酶(MMP)-2和MMP-7的表达(均P<0.01)。体内实验显示,敲降METTL5减缓了移植瘤生长和Wnt/β-catenin信号活性。结论敲降METTL5能抑制TNBC细胞的增殖、迁移与侵袭,其作用可能与抑制Wnt/β-catenin信号通路有关。

利用CRISPR/Cas9技术敲除RNA甲基化酶TRDMT1基因及其功能初探

为构建TRDMT1基因敲除的HEK293细胞系,利用CRISPR/Cas9系统在TRDMT1基因第1个外显子前插入BGH Ploy(A)转录终止序列,终止TRDMT1基因表达。利用重叠PCR方法合成sgRNA序列,构建TRDMT1-gRNA载体及含不同抗生素基因的同源重组载体TRDMT1-LOXN-Puro和TRDMT1-LOXP-Neo;将同源重组载体TRDMT1-LOXN-Puro、TRDMT1-LOXP-Neo及TRDMT1-gRNA、Cas9表达载体MLM3613共转染HEK293细胞;利用Puromycin和Neomycin抗生素筛选细胞,通过RT-qPCR检测TRDMT1基因转录终止效率。通过细胞生长曲线和划痕试验检测TRDMT1基因敲除对HEK293细胞增殖和迁移能力的影响。结果表明:成功构建了TRDMT1-gRNA载体及TRDMT1-LOXN-Puro、TRDMT1-LOXP-Neo同源重组载体;与正常HEK293细胞相比,试验组TRDMT1表达量仅为1%;TRDMT1基因敲除后显著影响HEK293细胞增殖和迁移。这一研究通过CRISPR/Cas9技术成功构建了TRDMT1基因敲除的HEK293细胞系(HEK293-TKO),为RNA甲基化研究提供了一种有效的工具;TRDMT1基因可能与细胞的增殖和迁移有关。

DNA甲基化修饰对血管疾病稳态失衡的影响

自稳态平衡是机体生命活动的重要基础,在维持机体的正常生理功能中发挥重要作用。血管疾病中的稳态失衡受物理、化学、生物等内外环境改变及致病因素的影响,其中氧稳态、血流稳态、糖脂代谢稳态在内环境的影响中较为突出,由此引起的一系列表观遗传修饰将导致血管结构和功能的异常。表观遗传学中的DNA甲基化与血管疾病的发生发展密不可分。此外,5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hm C)及N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenine,m6A)作为新的修饰碱基,将为表观遗传学研究提供新的思路。文章主要对DNA甲基化修饰变异在血管疾病稳态失衡方面的研究进展进行了阐述。

ALKBH5去除NFE2L1的m6A甲基化修饰促进黑色素瘤放化疗抵抗的机制研究

目的探讨去甲基化酶AlkB同源蛋白5(AlkB homologue 5,ALKBH5)介导的m6A甲基化修饰在皮肤恶性黑色素瘤(cutaneous malignant melanoma,CMM)放化疗抵抗中的作用。方法自2019年5月至2021年1月,辽宁省人民医院皮肤科采用实时荧光聚合酶链反应(real-time polymerase chain reaction,RT-PCR)检测CMM细胞中ALKBH5和NFE2L1(nuclear factor,erythroid 2 like 1)的表达。TCGA分析ALKBH5和NFE2L1的表达及相关性。在CMM细胞中敲减ALKBH5,免疫沉淀检测NFE2L1的m6A甲基化表达变化。MTT检测ALKBH5和NFE2L1在CMM细胞放化疗抵抗中的作用。结果与正常人表皮黑色素细胞相比,CMM细胞中ALKBH5和NFE2L1的表达水平均明显升高(P<0.05);ALKBH5调控NFE2L1的m RNA的m6A甲基化水平。敲减ALKBH5的CMM细胞,在经过照射和顺铂处理后,细胞成活比例下降,放化疗抵抗减轻(P<0.05);而过表达NFE2L1,治疗后的细胞成活比例增加,诱导了CMM的放化疗抵抗(P<0.05)。结论ALKBH5可通过去除NFE2L1的m6A甲基化修饰,上调NFE2L1的表达,促进CMM的放化疗抵抗。ALKBH5对CMM恶性表型的影响是通过NFE2L1实现的。

RNA m6A去甲基化酶ALKBH5基因敲除对老年小鼠小脑形态和功能的影响

目的观察RNA m6A去甲基化酶ALKBH5基因敲除之后对老年小鼠小脑形态和功能的影响,探究ALKBH5在小脑退行性病变中的作用。方法免疫印迹实验检测不同年龄C57BL/6野生型小鼠(包括2月龄、6月龄、12月龄、18月龄)小脑中ALKBH5的蛋白水平。通过免疫组织化学实验检测中年(12月龄)及老年(18月龄)野生型小鼠和ALKBH5基因敲除(ALKBH5^(-/-))小鼠中NeuN、Calbindin-D28K、MAP2、胶质纤维酸性蛋白等蛋白的表达情况。平衡木实验和步态实验检测小鼠平衡能力以及运动协调能力。结果ALKBH5蛋白在小脑中的表达水平随着小鼠生理性衰老的进行而逐渐升高。在中年小鼠中,野生型和ALKBH5^(-/-)小鼠的体重、脑重以及小脑的形态大小没有明显差别,同时颗粒神经元、浦肯野细胞及神经元树突的形态和数量均未见明显改变。在老年小鼠中,相较于野生型小鼠,ALKBH5^(-/-)小鼠的体重、全脑重和小脑重分别下降15%、10%和21%(P<0.05)。ALKBH5在浦肯野细胞中的表达高于其他类型的神经细胞,与之对应在老年ALKBH5^(-/-)小鼠中浦肯野神经元的数量下降40%,树突的长度和密度也明显减少(P<0.01)。老年ALKBH5^(-/-)小鼠通过平衡木相较于同龄的野生型小鼠所用的时间增加70%,且出现步态不稳的情况(P<0.01)。结论RNA m6A去甲基化酶ALKBH5缺失会造成老年小鼠小脑萎缩、浦肯野神经元缺失与受损,进而损害其运动协调和平衡能力。上述结果提示RNA m6A甲基化失衡会导致小脑的神经退行性病变。

线粒体tRNA m5C甲基化修饰及与疾病的关联

在真核细胞中,线粒体参与能量生产、细胞凋亡、钙稳态调节和先天免疫应答等关键生命活动^([1])。人类线粒体基因组包含37个基因,编码氧化磷酸化的13个亚基、2个核糖体RNA(rRNA)和22个转运RNA(tRNA)^([2])。RNA甲基化是RNA转录后修饰中主要的表观遗传修饰之一,主要包括5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, m5C)、3-甲基胞嘧啶(3-methylcytosine, m3C).

去甲基化转移酶ALKBH5抑制新城疫病毒复制

为探究去甲基化转移酶ALKBH5对新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)复制的影响,本研究通过构建慢病毒干扰细胞系和转染过表达质粒改变DF-1细胞中ALKBH5的表达量,采用荧光定量PCR、蛋白免疫印迹和半数组织培养感染剂量方法检测细胞感染NDV NA-1毒株后病毒核蛋白(nucleoprotein,NP)基因转录、翻译和病毒粒子释放水平,并用荧光定量PCR筛选ALKBH5下游免疫因子相关靶基因。结果表明,沉默ALKBH5使NDV NP基因转录、翻译和病毒粒子释放水平明显上升;过表达ALKBH5抑制NP基因转录、翻译和病毒粒子释放;沉默ALKBH5使IL-10、IRF1等基因转录水平明显上升而抑制MDA5、IFN-β等基因的转录。结果证实,ALKBH5可能通过影响抗病毒天然免疫通路中IL-10、MDA5等相关免疫分子而负调控NDV的复制。

mRNA甲基化修饰研究进展

目前的研究发现RNA存在着170多种修饰,包括对信使RNA、转运RNA、核糖体RNA、小核RNA、核仁小RNA和微小RNA的修饰,这些修饰在生物的生长发育及疾病的发生发展中起着重要的作用。mRNA携带着DNA中的遗传信息,在生物信息传导中起重要作用,目前发现在对mRNA修饰主要是甲基化,常见的甲基化方式有:N6-甲基腺嘌呤(m6A)、5-甲基胞嘧啶(m5C)、N7-甲基鸟嘌呤(m7G)、N1-甲基腺嘌呤(m1A)及假尿嘧啶等。过去,由于技术的限制,我们对mRNA修饰的研究止步不前,近年来,随着一系列先进的技术的产生,对于mRNA的修饰研究逐渐深入,成为研究热点。本文就mRNA的甲基化研究概况作简要概述。

RNA甲基化修饰在肿瘤中的作用研究进展

目前已有150多种RNA甲基化修饰被确认为真核生物转录后调控标记。随着研究的不断深入,RNA甲基化修饰在癌症发生发展过程中的作用引起了越来越多的关注,但RNA甲基化修饰在肿瘤中的发生发展机制仍有待阐明。全文对RNA甲基化修饰类型、RNA甲基化修饰在肿瘤中的作用进行了总结,并对RNA甲基化修饰在肿瘤研究中所面临的挑战和未来发展方向进行展望,以期为进一步阐明RNA甲基化修饰在肿瘤中的作用提供参考。

NSun2在胃癌中的作用及机制初探

为了探究RNA甲基转移酶NSun2在胃癌发生发展中的生物学功能和作用机制,尝试利用构建的过表达和敲低NSun2的胃癌细胞系,运用蛋白质双向电泳联合质谱的方法,寻找其潜在的下游底物.实验结果显示,在体外NSun2可以促进胃癌细胞的增殖,蛋白质组学方法筛选并鉴定出34个差异蛋白,其中蛋白谷胱甘肽S转移酶P(GSTP1-1)和蛋白激酶C抑制蛋白1(KCIP-1)可能是NSun2在胃癌中的潜在作用靶点.这对于认识胃癌发生发展的分子机制具有重要意义.