史维俊 陆飞 温贺新 吴华彰 刘牧林

[摘要] 越来越多的证据表明RNA甲基化作为mRNA最常见的修饰方式在肿瘤发生、发展中发挥重要的作用。结直肠癌是消化系统常见恶性肿瘤，严重危害中老年人健康。尽管关于结直肠癌的发生和发展的生物学机制已有许多研究，但对结直肠癌的诊断和预后作用仍存在较大的不足。随着对RNA甲基化研究的深入，发现m6A甲基转移酶METTL3与结直肠癌的发生、发展及预后显著相关;但是，其在结直肠癌中的作用尚存在争议。本文将对m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌发生、发展及预后中的作用进行综述。

[关键词] m6A甲基转移酶METTL3;RNA甲基化;结直肠癌;进展及预后

[中图分类号] R735.3          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-9701（2020）34-0189-04

[Abstract] More and more evidences show that RNA methylation， as the most common modification of mRNA， plays a vital role in the occurrence and development of tumors. Colorectal cancer is a common malignant tumor of the digestive system， which seriously harms the health of middle-aged and elderly people. Although there have been many studies on the biological mechanism of the occurrence and development of colorectal cancer， there are still major deficiencies in the diagnosis and prognosis of colorectal cancer. With the deepening of RNA methylation research， it has been found that the m6A methyltransferase METL3 is significantly related to the occurrence， development， and prognosis of colorectal cancer; however， its role in colorectal cancer is still controversial. This article will review the role of m6A methyltransferase METTL3 in the occurrence， development， and prognosis of colorectal cancer.

[Key words] m6A methyltransferase METTL3; RNA methylation; Colorectal cancer; Progression and prognosis

结直肠癌（Colorectal cancer，CRC）是消化系统第二大恶性肿瘤，其发病率和死亡率均较高。在我国每年约有37.6万新发病例，19.1万死亡病例，其发病率和死亡率均保持上升趋势[1]。近年来发现m6A RNA甲基化修饰在肿瘤发生发展中起重要作用[2]。随着研究的深入，愈来愈多的m6A甲基化相关的酶被发现与肿瘤细胞的增殖、凋亡及侵袭、迁移相关[3-5]。RNA甲基转移酶METTL3被发现在结直肠癌中呈明显上调，但是其在结直肠癌细胞的增殖、凋亡、侵袭及转移中的功能尚不统一。本文将就m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌发生、发展及预后中的作用进行综述。

1 结直肠癌及m6A甲基转移酶METTL3概述

1.1 结直肠癌

结直肠癌是来源于上皮组织的恶性肿瘤，病理类型以腺癌最为常见，极少数为鳞癌[6]。以直肠癌最为常见，其次是结肠癌。全球范围内，结直肠癌的发病率和死亡率在全部恶性肿瘤中居第5位。其发病与年龄、性别、地区等因素相关。多发生于40岁以上中老年人，结肠癌男女无明显差异，而直肠癌以男性多见[7]。关于结直肠癌的具体病因尚不明确，目前认为，遗传因素、结直肠疾病及各种理化致癌物质等共同促进结直肠癌的发生。发病隐匿，早期多无明显症状，晚期以排便習惯及性状改变、黏液脓血便、肿瘤浸润症状及体重减轻等[8]。目前对结直肠癌的治疗仍然是手术切除为主的综合治疗，但由于缺少较早期的诊断及治疗手段，结直肠癌的5年生存率仍不理想[9]。

1.2 m6A甲基转移酶METTL3

已知RNA的修饰有100种之多，其中RNA甲基化修饰约占所有RNA修饰的60%以上，而N6-腺苷酸甲基化（N6-methyladenosine，m6A）是高等生物mRNA和lncRNA上最为普遍的修饰方式[10]。目前发现，在microRNA、circRNA、rRNA、tRNA、snoRNA等上均有m6A发生[11-13]。m6A修饰主要发生在RRACH序列中的腺嘌呤上，其功能由“编码器（Writer）”“消码器（Eraser）”及“读码器（Reader）”决定。“编码器（Writer）”即甲基转移酶，METTL3是m6A最常见也是研究最多的甲基转移酶[14]。越来越多的证据表明，m6A修饰在哺乳动物中发挥重要的生物学功能。例如，在转录后水平上调控RNA的稳定性、定位、运输、剪接和翻译。METTL3可通过调节pri-miRNA的甲基化促进DGCR8的识别和加工，从而促进microRNA的成熟[11]。m6A修饰在基因表达调控中起着重要的作用，其调节异常可能与人类疾病和癌症的发生有关。目前发现，METTL3可能会影响人类精子发育、发育、免疫、肿瘤的发生和转移等。在生殖细胞中发现，敲除METTL3会严重抑制精子的分化和减数分裂的发生[15]。在淋巴细胞性小鼠过继转移模型中发现，METTL3缺陷可通过mRNA的m6A修饰降低SOCS家族mRNA的衰减，增加mRNA和蛋白表达水平，抑制IL-7介导的STAT5活性及T细胞的增殖和分化，从而抑制肠炎的发生[16]。在肺癌中METTL3可促进肺腺癌细胞的生长、生存和侵袭[17]。

2 m6A甲基转移酶METTL3对结直肠癌甲基化水平的影响

m6A甲基转移酶METTL3在许多肿瘤中被证明其可作为m6A甲基化的“编码器”，通过促进靶基因的甲基化调节肿瘤的进展。Peng等[18]通过m6A点印迹法对结直肠癌组织样本中m6A甲基化的水平进行检测发现，结直肠癌组织中的甲基化水平相较于癌旁组织及正常结直肠组织均显著增高。进一步对结直肠癌组织、癌旁組织及正常结直肠组织中的m6A甲基化基因进行检测发现，m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌中呈明显上调。进一步通过细胞实验发现，在结直肠癌细胞系中敲低METTL3可显著抑制m6A RNA甲基化的水平。另外，Li等[19]通过对正常结直肠组织、结直肠癌组织及结直肠癌转移灶进行PCR、WB及免疫组织化学检测等研究发现，相较于正常结直肠组织，METTL3在结直肠癌组织及转移灶中有较高水平的表达，尤其在转移灶中上调最明显;同时发现，结直肠癌组织及转移灶中的m6A水平较高，转移灶中最高。可见，m6A甲基转移酶METTL3作为一种癌基因并通过激活靶基因的m6A甲基化促进结直肠癌的进展。

3 m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌预后中的作用

关于m6A甲基转移酶METTL3在肿瘤进展中的作用已有较多的研究。在膀胱癌、乳腺癌、肺癌及胃癌中均发现m6A甲基转移酶METTL3高水平表达，其可促进肿瘤的发生及恶性进展，并发现其表达上调预示肿瘤不良预后[20-23]。而其在结直肠癌预后中的作用的研究则尚不统一。例如，Peng等[18]研究发现，m6A甲基转移酶METTL3作为一种癌基因在结直肠癌中促进结直肠癌的进展及不良预后;相反，Deng等[24]则发现m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌组织中呈低表达，其在结直肠癌的发生发展中作为一种抑癌基因有利于结直肠癌较好的预后。随着m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌中研究的不断深入，有越来越多的证据表明其在结直肠癌中呈高表达;并且作为一种癌基因促进结直肠癌的发生、发展及不良预后。例如Xiang等[25]、Zhu等[26]及XU等[27]均通过不同的方式验证了m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌组织中呈高表达。这更加证明了METTL3作为一种癌基因调节结直肠癌的不良预后;并且这也为结直肠癌的诊断、治疗及预后的评估提供了一种新的生物靶标。

4 m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌发生、发展中的作用

m6A甲基转移酶METTL3是第一个在肿瘤中被广泛研究的m6A甲基转移酶，发现其在结直肠癌的发生、发展中起重要作用。关于癌基因在肿瘤中的功能研究，主要包括其对癌细胞增殖、凋亡、侵袭、转移及耐药等方面的研究[28-29]。对m6A甲基转移酶METTL3在不同肿瘤中的研究均发现，其可通过不同的途径促进肿瘤细胞的恶性增殖、侵袭及迁移并可抑制肿瘤细胞的凋亡。目前关于m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌中的研究集中在其对细胞的恶性增殖及侵袭、迁移的影响;而关于其对细胞凋亡及耐药等方面的研究尚属空白。

4.1 m6A甲基转移酶METTL3与结直肠癌细胞的增殖

Xiang等[25]研究发现m6A甲基转移酶METTL3通过直接或间接上调MYC的表达促进结直肠癌细胞的恶性增殖。在间接机制中发现METTL3可能通过WNT、TGF-β等信号通路上调MYC的表达;并且发现发生m6A的MYC可被IGF2BP1识别，并以m6A-IGF2BP1依赖方式增强其稳定性。Zhu等[26]研究发现，m6A甲基转移酶METTL3通过m6A依赖的方式上调CCNE1 的表达并增强其稳定性促进CRC细胞增殖。Xu等[27]研究发现，m6A甲基转移酶METTL3通过促进细胞因子信号传导衰减抑制剂2（SOCS2）的产生，以维持结肠癌细胞中富含亮氨酸且重复序列丰富的G蛋白偶联受体5（LGR5）的表达水平，从而促进结直肠癌细胞的恶性增殖。Shen等[30]研究发现，m6A甲基转移酶METTL3通过调节m6A的水平调节HK2 和 SLC2A1的表达水平并在甲基结合蛋白IGF2BP的作用下增加m6A的稳定性，进一步通过激活糖酵解途径促进结直肠癌细胞的恶性增殖。这些证据表明，在结直肠癌中m6A甲基转移酶METTL3作为癌基因通过甲基化修饰上调下游癌基因或下调抑癌基因的表达水平两条途径促进结直肠癌细胞的恶性增殖。另外，METTL3可通过m6A-IGF2BP1-MYC、m6A-CCNE1，m6A-SOCS2-LGR5信号轴及m6A-HK2/GLUT1-IGF2BPs糖酵解途径并可靶向WNT及TGF-β信号通路促进结直肠癌的进展。

4.2 m6A甲基转移酶METTL3与结直肠癌细胞的侵袭迁移

Peng等[18]发现，在结直肠癌中过表达的m6A甲基转移酶METTL3通过上调pri-miR-1246（miRNA-1246前体）的甲基化水平而增加了与转移相关的基因miRNA-1246的表达，并进一步通过下调转移相关抑制基因SPRED2的表达导致肿瘤转移。此外还发现，SPRED2通过MAPK信号通路调节结直肠癌的转移。相关研究证明，MAPK可通过调节肿瘤的上皮间质转化（EMT）调控肿瘤细胞的转移。Li等[19]发现，m6A甲基转移酶METTL3通过增加SOX2的甲基化水平并以m6A-IGF2BP2依赖方式增强甲基化SOX2的稳定性，进而靶向CCND1、MYC及POU5F1调控结直肠癌细胞的侵袭迁移。Deng等[24]研究发现，m6A甲基转移酶METTL3作为抑癌基因在结直肠癌中呈低水平表达，失去对MAPK信号通路中的p38/ERK抑制作用而促进结直肠癌的迁移。综上可见，m6A甲基转移酶METTL3通过m6A-miRNA-1246-SPRED2-MAPK-EMT及m6A-IGF2BP2-SOX2-CCND1/MYC/POU5F1信号途径促进结直肠癌细胞的侵袭、迁移;而METTL3通过抑制m6A-p38/ERK信号途径促进结直肠癌细胞的侵袭、迁移则因其与大部分的研究结论相悖，暂不支持该结论。这些研究结论将为深入研究METTL3调控结直肠癌转移的机制提供了进一步的研究方向，并将为结直肠癌的辅助治疗提供新的生物标志物。

5 小结与展望

近年来，m6A甲基化成为肿瘤研究的热点。随着对m6A研究的深入，发现m6A修饰在肿瘤的发生及进展中发挥重要功能。m6A甲基转移酶METTl3在RNA甲基化修饰中行使“编码器”的功能，通过增加功能基因的表达水平及稳定性促进癌变的发生及肿瘤进展等功能。本文综述了m6A甲基转移酶METTL3通过直接上调癌基因或下调抑癌基因或通过靶向WNT、TGF-β及MAPK等信号通路促进结直肠的进展。另外，METTL3不仅可以通过基因途径调节肿瘤的进展，它还可以通过影响肿瘤的代谢而调控其进展。根据已有研究，m6A甲基化可影响发育、免疫、代谢及肿瘤的发生、发展等多种生物过程;而目前对m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌中的研究仅仅是其冰山一角，对其深入的研究将有望为结直肠癌的诊断、预后以及靶向药物的开发提供新的思路。

目前，关于METTL3在结直肠癌中功能的研究逐渐深入，但许多亟待解决的难题依然存在：第一，关于m6A甲基转移酶METTL3在结直肠癌中是癌基因还是抑癌基因还没有明确的定论;第二，m6A甲基转移酶METTL3调控的靶分子及生物信号通路较多，关于他们之间的相互调节作用尚不明确;第三，m6A是一个多种调节酶相互调节、共同作用的过程，他们在调控结直肠癌进展的相互作用需要更加深入的研究。针对这些不足，需要在更大的样本中检测METTL3在mRNA及蛋白水平的变化及m6A水平的变化以明确METTL3调节的m6A甲基化在结直肠癌预后中的作用;进一步研究METTL3在代谢及免疫等途径中对结直肠癌发生、进展及预后的影响并深入探索其发挥调节作用的机制;深入研究RNA甲基转移酶（METTL3、METTL14、WTAP等）、去甲基轉移酶（FTO、ALKBH5等）及甲基结合蛋白（YTHDF1、YTHDF2等）在调节结直肠癌甲基化水平中的相互作用。对m6A甲基转移酶METTL3的深入研究将可能为结直肠癌的早期诊断及预后监测提供新的指标;并可能为结直肠癌的代谢、免疫等治疗提供新的靶标。

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（收稿日期：2020-09-08）