NSUN2介导的m5C RNA甲基化在视网膜母细胞瘤进展中的重要作用
NSUN2介导的m5C RNA甲基化在视网膜母细胞瘤进展中的重要作用
视网膜母细胞瘤（RB）是儿童期最常见的眼内恶性肿瘤，可导致失明甚至死亡。最近的研究表明，表观遗传缺陷也参与RB肿瘤进展。上海交通大学医学院第九人民医院眼科团队在《Clin Transl Med》期刊发表的研究论文，探讨了NSUN2介导的m5C RNA甲基化如何通过促进磷酸核糖甲酰甘氨酸脒合酶（PFAS） mRNA的稳定性和表达来影响视网膜母细胞瘤（RB）的进展。
2023年5月25日，上海交通大学医学院第九人民医院眼科陆琳娜、柴佩韦、范佳燕等共同通讯在《Clin Transl Med》期刊发表题为“NSUN2-mediated m5 C RNA methylation dictates retinoblastoma progression through promoting PFAS mRNA stability and expression”的研究论文。
研究背景
视网膜母细胞瘤（retinoblastoma, RB）是儿童期最常见的眼内恶性肿瘤，可导致失明甚至死亡。RB1缺失（＞90%）和MYCN扩增（～10%）被认为是致癌驱动事件，导致细胞周期更新增强和癌基因激活。最近的研究表明，表观遗传缺陷也参与RB肿瘤进展。NSUN2介导的N5-甲基胞嘧啶（m5C）修饰通过激活癌基因或抑制肿瘤抑制因子参与多种肿瘤的细胞增殖和侵袭。m5C在RNA代谢中起重要作用，对于维持表观基因组稳态至关重要。然而，m5C修饰在致癌过程中的作用尚未完全明确。
实验方法
本研究通过视网膜母细胞瘤（RB）细胞和临床样品中的mRNA分离和抗m5C dot blot试验检测全局和mRNA m5C水平。建立原位眼内异种移植模型以检查RB的致癌行为，病进行全基因组多组学分析以鉴定NSUN2的功能靶标，包括蛋白质组学分析，转录组筛选和m5C甲基化RNA免疫沉淀测序（m5C meRIP-seq）。此外进行了基于类器官的单细胞分析和基因相关性分析，以验证NSUN2/ALYREF/m5C PFAS致癌级联反应。
研究结果
研究结果表明，NSUN2介导的m5C RNA甲基化在RB的致癌过程中促进嘌呤的生物合成。
NSUN2表达增加增强了RB的m5C修饰水平
与正常视网膜相比，RBs中的全局和mRNA m5C水平显著富集。在RB样品和细胞系中NSUN2的肿瘤特异性表达增加。在治疗上，NSUN2的靶向校正在体外和体内均对RB中表现出有效的治疗功效。通过多组学分析，鉴定出嘌呤生物合成中的重要磷酸核糖甲酰甘氨酸脒合酶（PFAS）是NSUN2的下游候选靶标。PFAS的重新引入在很大程度上逆转了NSUN2缺陷型RB细胞的抑制表型，表明PFAS是NSUN2的功能性下游靶标。m5C reader蛋白ALYREF负责识别PFAS的m5C修饰，通过增强其RNA稳定性来增加其表达。
NSUN2在体外和体内促进RB的恶性增殖
研究发现，NSUN2在视网膜母细胞瘤细胞中上调增强了m5C甲基化，导致PFAS mRNA和蛋白质表达增加以及腺苷酸（AMP）和鸟苷酸（GMP）含量提高，这些变化促进与视网膜母细胞瘤进展相关的侵袭性增加。
PFAS调控NSUN2的m5C修饰
多组学分析显示，PFAS被鉴定为NSUN2的下游靶标。m5C meRIP-seq分析显示PFAS的m5C富集。在视网膜母细胞瘤细胞和视网膜色素上皮细胞中，PFAS中m5C状态的m5C-MeRIP qPCR检测显示显著差异。NSUN2敲低后，视网膜母细胞瘤细胞中PFAS的表达显著降低。
PFAS是NSUN2的功能性下游标靶
研究发现，PFAS在视网膜母细胞瘤细胞中高表达，且与NSUN2表达呈正相关。在NSUN2缺陷的视网膜母细胞瘤细胞中过表达PFAS可以恢复其增殖能力。此外，PFAS过表达后腺苷酸（AMP）和鸟苷酸（GMP）浓度显著增加。
ALYREF识别m5C甲基化的PFAS并促进其RNA稳定性
ALYREF通过识别m5C甲基化的PFAS来促进其RNA稳定性。在ALYREF缺陷型视网膜母细胞瘤细胞中，PFAS的半衰期显著缩短。ALYREF敲除后，视网膜母细胞瘤细胞的增殖能力显著降低。
研究结论
本研究证明了NSUN2对于RB中的致癌基因激活是必需的，从而扩展了目前对肿瘤进展过程中动态m5C功能的理解。由于NSUN2/ALYREF/m5C PFAS致癌级联是重要的RB触发因素，因此本研究表明，靶向m5C重编程治疗策略可能是一种新颖有效的抗肿瘤治疗方法。
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研究方向：
- 与m6A甲基化类似，m5C甲基化已被证明与肿瘤、神经系统紊乱、代谢性疾病、病毒感染以及个体发育等密切相关。
- 此外，RNA甲基化（m5C）与人类疾病密切相关，其功能涉及调控干细胞应激、细胞毒性应激、mRNA出核和植物细胞发育及基因表达等方面。
实验策略：
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参考文献：
Zuo S, Li L, Wen X, Gu X, Zhuang A, Li R, Ye F, Ge S, Fan X, Fan J, Chai P, Lu L. NSUN2-mediated m5 C RNA methylation dictates retinoblastoma progression through promoting PFAS mRNA stability and expression. Clin Transl Med. 2023 May;13(5):e1273. doi: 10.1002/ctm2.1273. PubMed PMID: 37228185.