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Cell Stem Cell: m6A阅读器YTHDF2下调可抑制白血病
发布时间:2019-07-26 11:39:44

急性骨髓性白血病AML是造血干细胞(HSC)和原始祖细胞的一种侵袭性克隆疾病,它们的髓系分化会受阻,生成自我更新的白血病干细胞(LSC)。2019年4月25日,来自英国爱丁堡大学的Kranc等人发现m6A阅读蛋白YTHDF2在AML患者身上广泛过表达,在小鼠和人类AML发生和发展过程中起着关键的作用。



YTHDF2降低可抑制白血病


研究者首先检测了YTHDF2在不同细胞遗传型的AML患者骨髓样品的表达情况,发现YTHDF2普遍升高,特别是在原代AML样本中。研究者在已发表数据中发现YTHDF2的表达与白血病干细胞活性有关,提示YTHDF2有可能促进了疾病的进程。

YTHDF2在不同的AML亚型中均上调了,是AML发展所必需的。 


研究者通过小鼠模型实验发现降低YTHDF2可以显著抑制白血病进程,延长荷瘤小鼠的生存时间;利用构建的白血病干细胞和AML细胞,研究者进一步证实随着细胞内的YTHDF2减少,AML的发展会受到抑制。值得注意的是,YTHDF2的缺失会增强造血干细胞的活性,促进造血干细胞的扩增,但是并没有影响造血干细胞的正常功能。


造血干细胞在敲除了Ythdf2之后,整体上长期的重建能力与对照组无显著差别,而骨髓谱系重建的潜力增强了,B细胞重建能力正常,T细胞重建能力减弱。




YTHDF2降低m6A RNA稳定性

YTHDF2是如何参与白血病进程的呢?研究者敲除了白血病前期细胞的YTHDF2,导致754个基因表达上调,528个基因表达下调。通过meRIP-seq,研究者发现敲除组中显著上调的mRNA具有丰富的m6A修饰。

利用meRIP-seq分析Ythdf2敲除组和对照组的转录组m6A甲基化修饰图谱。B, Ythdf2敲除后mRNA表达减少、不变和增加的3个分组的m6A峰的错误发现率FDR。C, Violin图显示敲除组和对照组的表达变化,分了无m6A修饰、有m6A修饰和丰富m6A修饰的3个组做对比。D, 敲除组和对照组mRNA表达变化的累积分布曲线,敲除组有m6A修饰的mRNA表达上升。


研究者猜测,在YTHDF2敲除组中带有m6A修饰的mRNA的上调,有可能是因为半衰期增长。因此研究人员利用SLAM-seq (即thiol(SH)-linkedalkylation for the metabolic sequencing)检测mRNA的半衰期,证实了这个猜想。

利用SLAM-seq分析Ythdf2敲除组和对照组的转录组半衰期。E,衰减曲线显示敲降组的mRNA半衰期稍微增长。F,累计分布曲线,在对照组中,有m6A修饰的mRNA比没有m6A修饰半衰期整体缩短;G,YTHDF2的缺失,使含m6A修饰mRNA半衰期进一步增长。

 

随后,研究者利用RIBO-seq检测两个组的蛋白翻译效率,发现YTHDF2的缺失后,无论是有m6A修饰的还是没有m6A的mRNA,翻译效率都没有显著改变。这些结果表明YTHDF2在白血病中促进m6A mRNA的降解,而这个降解受m6A的指导。


利用RIBO-seq分析Ythdf2敲除组和对照组的翻译效率。H, 火山图显示两组的翻译效率变化。I,  两组mRNA,m6A高水平、m6A低水平和无m6A修饰的mRNA分别的累计分布曲线。

 



YTHDF2抑制TNF信号通路


为了进一步了解上调的mRNA甲基化背后的分子机制,研究者进行了CPDB互作网络分析,发现在Ythdf2敲降组中有着高m6A水平的基因与TNF信号通路、线粒体功能等相关。

进一步分析发现TNF介导的细胞凋亡通路在白血病中被抑制,其中TNFR2(Tnfrsf2)是YTHDF2的靶基因。YTHDF2结合并促进它的降解,从而抑制TNF信号通路。YTHDF2的缺失使得白血病细胞对TNF更加敏感,这有望成为提高TNF治疗效果的新策略。

 

YTHDF2缩短了多种m6A转录本的半衰期,提高白血病干细胞功能的整体完整性,包括肿瘤坏死因子受体Tnfrsf2。Tnfrsf2在缺失了Ythdf2的白血病干细胞质粒细胞中上调。因此,研究者认为可以通过抑制YTHDF2,靶向白血病干细胞,成为一个新的治疗手段。



Epi老师:

这篇文章的研究思路清晰,运用的主要研究技术也比较典型,所以我把研究路径整理归纳如下图,大家可以把这篇文章收藏起来,认真阅读。



关于SLAM-seq

SLAM-seq,即Thiol(SH)–linked alkylation for the metabolic sequencing of RNA,可以理解为“4sU烷基化RNA代谢测序”:向合成中的mRNA链中掺入4-thiouridine (4sU),使原本的碱基T被4sU修饰,从而在反转录中被错认为C,导致原本应该为碱基A的位置错配成为G。通过测序分析这些错配的G,就可以对新合成mRNA进行直接的定量,是检测RNA对各种干扰产生的应答的一种简单、稳定、可量化的技术,可用于探索细胞调控机制。

表观生物即将推出SLAM-seq整体服务!敬请期待!



原文:Paris J, Morgan M, Campos J, et al. Targeting the RNA m6A Reader YTHDF2 Selectively Compromises Cancer Stem Cells in AcuteMyeloid Leukemia. Cell Stem Cell. 2019 Jul 3;25(1):137-148.e6.


 
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