國自然最新熱點——組蛋白乳酸化修飾，看到等于賺到

癌癥免疫治療通過激活腫瘤浸潤淋巴細胞（TIL）的功能，治療多種類型的癌癥。髓樣細胞在多數(shù)腫瘤中豐富存在，通過分泌調(diào)節(jié)性細胞因子、表達免疫檢查點和改變免疫代謝抑制T細胞功能。腫瘤浸潤的髓系細胞（TIM）主要包括腫瘤相關(guān)巨噬細胞(TAMs)、髓系來源抑制性細胞(MDSCs)、腫瘤相關(guān)中性粒細胞(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入臨床試驗。

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)趙英明教授團隊于2019年在Nature雜志首次報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)研究進一步證實，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)細胞功能、巨噬細胞極化、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控、水稻谷粒發(fā)育等重要生命活動。

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，METTL3與Y細胞耗竭和髓系細胞正相關(guān)。臨床樣本檢測發(fā)現(xiàn)METTL3在TIMs中表達上調(diào)，這與不良預(yù)后顯著相關(guān)。

細胞實驗發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞與髓系細胞共培養(yǎng)后METTL3表達顯著升高，小鼠注射腫瘤細胞后，髓系細胞中METTL3表達顯著升高。這表明腫瘤細胞影響髓系細胞中METTL3表達。

為了進一步探討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處理髓系細胞，會削弱其促腫瘤能力。

進一步流式分選發(fā)現(xiàn)，髓系細胞Mettl3條件性敲除 (cKO) 小鼠中腫瘤免疫抑制T細胞亞群比例減少，殺傷性T細胞群比例增多。M2樣巨噬細胞比例減少，有強力抗原呈遞作用的DC細胞例增多，免疫抑制的髓系細胞群比例降低。

接下來的RNA-seq分析提示JAK-STAT可能是METLL3調(diào)控的下游通路，進一步細胞實驗發(fā)現(xiàn)TIMs的JAK-STAT通路在其促腫瘤功能中具有樞紐性作用，顯著調(diào)控促癌基因表達和T細胞耐受標(biāo)志物（ROS和NO）。

隨后研究者利用m6A甲基化免疫共沉淀測序分析，證實TIMs中Jak1的mRNA上m6A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促進轉(zhuǎn)錄因子STAT3的磷酸化，啟動STAT3下游免疫抑制效應(yīng)分子IL-6，IL-10，iNOS等表達。

研究者進一步探究了METTL3的表達升高的驅(qū)動因素，發(fā)現(xiàn)乳酸一方面以組蛋白H3K18乳酸化修飾形式促進TIMs中Mettl3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METTL3結(jié)合并催化靶RNA的m6A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促進轉(zhuǎn)錄因子STAT3的磷酸化，啟動STAT3下游免疫抑制效應(yīng)分子IL-6，IL-10，iNOS等表達。乳酸一方面以組蛋白H3K18乳酸化修飾形式促進TIMs中Mettl3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 domain（TRD）的作用，增強METTL3結(jié)合并催化靶RNA的m6A修飾。