國自然最新熱點(diǎn)——組蛋白乳酸化修飾,看到等于賺到

欄目:最新研究動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2022-08-02
腫瘤浸潤的髓系細(xì)胞(TIM)主要包括腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)、髓系來源抑制性細(xì)胞(MDSCs)、腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(TANs)等......

癌癥免疫治療通過激活腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TIL)的功能,治療多種類型的癌癥。髓樣細(xì)胞在多數(shù)腫瘤中豐富存在,通過分泌調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子、表達(dá)免疫檢查點(diǎn)和改變免疫代謝抑制T細(xì)胞功能。腫瘤浸潤的髓系細(xì)胞(TIM主要包括腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(TAMs)、髓系來源抑制性細(xì)胞(MDSCs)、腫瘤相關(guān)中性粒細(xì)胞(TANs)等,在免疫抑制性微環(huán)境的形成和維持中發(fā)揮關(guān)鍵作用。目前,多種靶向或改造TIMs的免疫治療藥物已進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

有氧糖酵解是腫瘤十大特征之一,在有氧糖酵解過程中產(chǎn)生大量乳酸。乳酸從腫瘤細(xì)胞中的丙酮酸轉(zhuǎn)化而來,是眾所周知的能源和代謝副產(chǎn)物。然而,其在生理和疾病中的非代謝功能仍然未知。乳酸化修飾 (lactylation) 為芝加哥大學(xué)趙英明教授團(tuán)隊(duì)于2019年在Nature雜志首次報(bào)道的一種組蛋白翻譯后修飾,發(fā)揮著基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的功能。后續(xù)研究進(jìn)一步證實(shí),蛋白質(zhì)乳酸化修飾是乳酸發(fā)揮功能的重要方式,參與糖酵解相關(guān)細(xì)胞功能、巨噬細(xì)胞極化、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控、水稻谷粒發(fā)育等重要生命活動(dòng)。

最近,浙江大學(xué)發(fā)表了一篇題名為:Lactylation-driven METTL3-mediated RNA m 6 A modification promotes immunosuppression of tumor-infiltrating myeloid cells文章,該文章刊登在Molecular Cell期刊(IF=19.3)。該研究揭示了乳酸化修飾調(diào)控腫瘤浸潤髓系細(xì)胞的免疫抑制功能介導(dǎo)腫瘤的免疫逃逸。

研究者首先TCGA數(shù)據(jù)庫分析了METTL3在腫瘤樣本及其鄰近正常組織中的表達(dá),METTL3Y細(xì)胞耗竭和髓系細(xì)胞正相關(guān)。臨床樣本檢測發(fā)現(xiàn)METTL3TIMs中表達(dá)上調(diào),這與不良預(yù)后顯著相關(guān)。



細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞與髓系細(xì)胞共培養(yǎng)后METTL3表達(dá)顯著升高,小鼠注射腫瘤細(xì)胞后,髓系細(xì)胞中METTL3表達(dá)顯著升高。這表明腫瘤細(xì)胞影響髓系細(xì)胞中METTL3表達(dá)。

為了進(jìn)一步探討METTL3在體內(nèi)調(diào)節(jié)TIMs中的作用,構(gòu)建了髓系細(xì)胞中產(chǎn)生了Mettl3條件性敲除 (cKO) 小鼠,發(fā)現(xiàn)其腫瘤生長明顯受抑制,用METTL3特異性小分子抑制劑STM2457處理髓系細(xì)胞,會(huì)削弱其促腫瘤能力。


進(jìn)一步流式分選發(fā)現(xiàn),髓系細(xì)胞Mettl3條件性敲除 (cKO) 小鼠中腫瘤免疫抑制T細(xì)胞亞群比例減少,殺傷性T細(xì)胞群比例增多。M2樣巨噬細(xì)胞比例減少,有強(qiáng)力抗原呈遞作用的DC細(xì)胞例增多,免疫抑制的髓系細(xì)胞群比例降低。



接下來的RNA-seq分析提示JAK-STAT可能是METLL3調(diào)控的下游通路,進(jìn)一步細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TIMsJAK-STAT通路在其促腫瘤功能中具有樞紐性作用,顯著調(diào)控促癌基因表達(dá)和T細(xì)胞耐受標(biāo)志物(ROSNO)。



隨后研究者利用m6A甲基化免疫共沉淀測序分析,證實(shí)TIMsJak1mRNAm6A修飾增加,以m6A-YTHDF1依賴形式提高其在多聚核糖體的翻譯效率。JAK1促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子STAT3的磷酸化,啟動(dòng)STAT3下游免疫抑制效應(yīng)分子IL-6,IL-10iNOS等表達(dá)。


研究者進(jìn)一步探究了METTL3的表達(dá)升高的驅(qū)動(dòng)因素,發(fā)現(xiàn)乳酸一方面以組蛋白H3K18乳酸化修飾形式促進(jìn)TIMsMettl3轉(zhuǎn)錄;另一方面,乳酸化修飾能直接發(fā)生在METTL3蛋白的“CCCH”鋅指結(jié)構(gòu)域(ZFD),而ZFD起著目標(biāo)識別域(Trd) 的作用,增強(qiáng)METTL3結(jié)合并催化靶RNAm6A修飾。



綜上,METTL3介導(dǎo)的Jak1 mRNA m6A修飾,結(jié)合YTHDF1提高其在mRNA翻譯效率,Jak1促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子STAT3的磷酸化,啟動(dòng)STAT3下游免疫抑制效應(yīng)分子IL-6,IL-10,iNOS等表達(dá)。乳酸一方面以組蛋白H3K18乳酸化修飾形式促進(jìn)TIMsMettl3轉(zhuǎn)錄;另一方面,乳酸化修飾能直接發(fā)生在METTL3蛋白的“CCCH”鋅指結(jié)構(gòu)域(zinc finger domain, ZFD),而ZFD起著target recognition domainTRD)的作用,增強(qiáng)METTL3結(jié)合并催化靶RNAm6A修飾。