RNA甲基化修饰联合转录组揭示m6A参与结直肠癌进展

标题：m6A-dependent glycolysis enhances colorectal cancer progression

期刊、影响因子：Molecular Cancer (10.679)

导读

表观遗传改变涉及结直肠癌（CRC)发生的各个方面。m6A在人类多种疾病的发病机制中起着重要的作用。然而mRNA上的m6A修饰是否参与CRC的糖代谢尚不清楚。研究通过转录组测序和液相色谱-串联质谱法（LC-MS)发现m6A修饰与CRC糖代谢正相关，进一步通过体内外实验阐述METTL3通过稳定CRC细胞中HK2和SLC2A1 mRNA来充当癌基因并激活糖酵解途径的分子机制。

科学背景

全球范围内，结直肠癌（CRC）是第三常见的恶性肿瘤，并且是癌症死亡的第二大原因。尽管结直肠癌的诊断和治疗策略有了实质性的改进，结直肠癌患者的生存时间有所延长，但结直肠癌的死亡率仍然居高不下。由于缺乏有效的干预措施和精确的肿瘤生物标志物，迫切需要更好地了解大肠癌发生发展的分子机制。侵袭性癌细胞的一个特点是能量代谢，它包括糖酵解和乳酸发酵增强。尽管最近发现了m6A修饰与恶性肿瘤发生之间的关系，但m6A修饰在大肠癌中的作用和潜在的调控机制，特别是在大肠癌的糖酵解代谢中的机制仍鲜为人知。

实验设计

⚫ 样本：细胞

⚫ 分组：METTL3敲除或过表达后细胞组（case）

              对照细胞组（control）

⚫ 技术：m6A-seq+RNA-seq

实验思路

实验结论

首先对47例CRC患者样本进行qPCR，发现FDG的摄取量与METTL3的表达量存在显著差异。表明FDG的摄取和METTL3表达之间存在显著的相关性。LC-MS实验显示，FDG的高摄取的样本中，其m6A修饰水平也高。为了确定METTL3在CRC糖酵解和肿瘤发生过程中是否起作用。敲除HCT116细胞中的METTL3基因，通过RNA-seq发现和糖酵解、葡萄糖运输、糖异生等途径相关的基因都下调，代谢组学分析显示葡萄糖-6-磷酸、1,6-二磷酸果糖、丙酮酸和乳酸水平也降低。这些数据说明，METTL3可能介导CRC患者的糖酵解代谢和癌症进程。

为了分析CRC中受METTL3调控的mRNA靶点，对HCT116细胞（WT和METL3敲除）进行m6A-seq分析，结果显示敲除METTL3后，m6A在转录水平整体降低，且多数基因的表达水平发生了改变（Fig4 h），从中筛选出了18个和糖代谢相关的基因列为潜在的靶基因，检测HCT116细胞（WT和METTL3敲除）中这18个基因的表达变化，发现其中6个基因下调，并且6个靶基因中有5个的m6A水平显著降低，最终验证发现HK2和SLC2A1下调，细胞的乳酸产量显著减少。对临床CRC样本进行分析，发现METTL3高表达患者HK2和SLC2A1的m6A水平显著高于METTL3低表达患者，提示CRC患者HK2和SLC2A1 m6A水平的升高依赖于METTL3的修饰。

参考文献：[1] Chaoqin S ,  Baoqin X ,  Tingting Y , et al. m6A-dependent glycolysis enhances colorectal cancer progression[J]. Molecular cancer, 2020.

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