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我校感染性疾病分子生物学教育部重点实验室黄爱龙/唐霓教授课题组揭示m6A修饰阅读蛋白YTHDF2功能调控的新机制

发布时间:2023-02-11来源: 感染实验室 科研处 阅读量:[]

近日,我校感染性疾病分子生物学教育部重点实验室黄爱龙/唐霓课题组在《Signal Transduction and Targeted Therapy》在线发表了题为“O-GlcNAcylation of YTHDF2 promotes HBV-related hepatocellular carcinoma progression in an N6-methyladenosine-dependent manner”的研究成果。该研究首次发现乙型肝炎病毒(HBV)感染诱导YTHDF2蛋白O-GlcNAc糖基化修饰,质谱和免疫沉淀等实验表明第263位丝氨酸(Ser263)是YTHDF2 O-GlcNAc修饰的关键位点;采用m6A-seq、RIP-seq和RNA-seq联合筛选并鉴定到微小染色体维持蛋白2(MCM2)和MCM5是其下游靶标;而OGT抑制剂OSMI-1可减弱YTHDF2的O-GlcNAc修饰,进而抑制HBV相关肝癌进展。该研究首次报道了YTHDF2的一种新的蛋白质翻译后修饰——O-GlcNAc修饰,揭示了病毒感染、蛋白质翻译后修饰与RNA m6A表观修饰之间的动态调控网络,为寻找HBV相关肝癌新的预后标志物和分子靶点提供新思路。

N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)修饰是真核生物mRNA转录后修饰中最常见、最丰富的化学修饰之一,由“Writer”甲基转移酶复合体,“Reader”RNA阅读蛋白,以及“Eraser”去甲基化酶共同调控。m6A修饰在多种细胞生物学过程中发挥重要作用,包括调控RNA的加工、剪接、转运、降解和翻译等。异常的m6A修饰与多种恶性肿瘤的发生和进展密切相关。YTHDF2作为最早被鉴定的m6A修饰阅读蛋白之一,主要分布于细胞质中,介导m6A修饰的mRNA的翻译与稳定性等。YTHDF2的表达或功能异常与多种肿瘤的发生与转移密切相关,是潜在的肿瘤治疗靶点之一。目前已报道的YTHDF2蛋白翻译后修饰包括SUMO化修饰、磷酸化修饰、乳酸化修饰等,受肿瘤微环境、胞外信号刺激和细胞营养状况等调控。YTHDF2是否存在其他翻译后修饰?是否影响YTHDF2蛋白的生物学功能,并通过调控下游靶基因的m6A修饰,在HBV相关肝癌的发生发展过程中发挥重要作用?目前国内外未见相关报道。

氧连接N-乙酰葡萄糖胺(O-linked N-acetylglucosamine,O-GlcNAc)修饰是一种广泛的、动态的蛋白质翻译后修饰方式,参与基因转录、信号转导、细胞周期和代谢等多种细胞生命活动。己糖胺生物合成途径(Hexosamine biosynthesis pathway, HBP)来源的尿苷二磷酸N-乙酰氨基葡萄糖(UDP-GlcNAc)是O-GlcNAc修饰的供体底物。研究团队在既往研究中发现HBV相关肝癌中,HBP途径关键代谢物UDP-GlcNAc浓度升高,O-GlcNAc修饰水平显著上调。本研究通过免疫沉淀联合质谱(IP-MS)筛选到YTHDF2可能被O-GlcNAc修饰,点突变及IP实验证实Ser263是YTHDF2发生O-GlcNAc修饰的关键位点;O-GlcNAc修饰减弱YTHDF2的泛素化降解、增强其蛋白稳定性,从而促进HBV相关肝癌进展。为了进一步寻找YTHDF2调控的下游靶标,课题组通过m6A-seq、RIP-seq和RNA-seq等多种技术联合筛选并鉴定到MCM2和MCM5是受其调控的m6A修饰分子。RIP、RNA稳定性及荧光素酶活性等实验进一步证实YTHDF2的O-GlcNAc修饰通过稳定MCM2、MCM5,促进HBV相关肝癌细胞周期进展和增殖。最后,该研究采用HBV (r)cccDNA感染的Alb-cre小鼠和HBV转基因小鼠构建乙肝相关肝癌模型,验证了YTHDF2蛋白的O-GlcNAc修饰与MCM2/MCM5表达和肝癌增殖密切相关。

YTHDF2蛋白的O-GlcNAc修饰促进HBV相关肝癌进展示意图

上述研究结果揭示了HBV感染通过促进己糖胺代谢,导致YTHDF2的O-GlcNAc修饰增强,以m6A依赖的方式调控下游靶基因并促进HBV相关肝癌进展的分子机制。同时,该研究也发现OGT抑制剂OSMI-1可以通过靶向YTHDF2 O-GlcNAc修饰,抑制HBV相关肝癌进展,提供了一种新的潜在抗癌治疗策略。

五大联赛下注(中国)官方网站杨泱博士、严宇硕士、印家鑫硕士、唐霓教授和汪凯副研究员为该文的并列第一作者;黄爱龙教授为该文的通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、国家传染病科技重大专项等项目支持。

(编辑:蔡雨齐 曾飞)