m6A甲基转移酶METTL3通过介导TXNDC5 mRNA甲基化促进肢端型黑色素瘤的进展

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肢端型黑色素瘤(Acralmelanoma,AM),是皮肤科临床中恶性程度最高、预后最差的肿瘤之一,总数占亚洲黑色素瘤人群的70%。从遗传背景、临床表现和预后上看,亚洲黑色素瘤患者与目前研究较充分的白种黑色素瘤患者相比有较大差别,特别体现在早期诊断困难、靶向治疗选择少,免疫治疗应答不佳等方面。积极寻找新的切入点以发掘针对亚洲人AM的生物学标志物和治疗靶点是解决临床诊治难题的重要研究方向。分子遗传学和临床流行病学研究表明,AM的遗传突变负荷少、遗传改变频率常低于表观遗传变化,因此,表观遗传学可能是AM的重要发病机制。N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)甲基化修饰是重要的表观遗传调控机制,近几年开发的高敏感性和高分辨率的全基因组检测技术有力地推动了对m6A生物学意义的深入研究。大量研究表明,m6A修饰可通过强大的转录后可逆调控强势参与肿瘤形成和肿瘤耐药,揭示了 RNA m6A甲基化修饰在人类癌症中的重要作用。然而,m6A修饰在AM发生发展中的作用尚无报道。本研究发现AM肿瘤组织的总体m6A修饰水平和核心甲基转移酶METTL3表达水平显著上调,多项体内外实验证实METTL3对AM的促癌作用。甲基转移酶METTL3、m6A和靶基因TXNDC5可能构成调控轴在AM中行使协同促癌功能。第一章RNA m6A修饰及METTL3在AM组织和细胞的表达及意义本章的研究主要检测了 RNA m6A修饰及核心甲基转移酶METTL3在AM组织和细胞中的表达,分析METTL3与AM患者临床病理信息之间的关系。通过培养细胞及成对收集AM肿瘤和邻近正常组织,提取黑色素瘤细胞系及AM患者组织的总RNA和蛋白。通过m6A甲基化定量试剂盒(比色法)、斑点杂交实验检测RNA m6A修饰水平。通过qRT-PCR实验、Western blot实验、免疫组织化学方法检测METTL3在mRNA和蛋白层面的表达水平。配对t检验分析表达差异,Pearsonχ2或Fisher精确检验分析METTL3的表达与临床病理特征的关系。研究结果证实了m6A修饰水平在AM患者中存在失衡,METTL3的高表达与AM患者的Breslow厚度和肿瘤分期相关,METTL3的高表达可能是肿瘤组织中m6A修饰水平升高的原因,初步揭示了 METTL3在AM中的促癌作用。第二章沉默METTL3对黑色素瘤细胞生物学功能的影响本章主要分析了 METTL3在体内和体外实验中对不同来源黑色素瘤细胞株生物学功能的影响。通过慢病毒载体转染构建了 METTL3稳定敲除的sh-METTL3细胞株以及空载靶标NTC对照细胞株;定期的qRT-PCR和western blot实验验证了METTL3的敲降效率。通过细胞计数、CCK-8、平板克隆形成、EdU染色分析细胞的增殖能力;通过细胞划痕实验、Transwell小室迁移实验检测细胞迁移能力;通过Transwell基质胶实验分析侵袭能力;通过裸鼠皮下成瘤实验和免疫组织化学实验检测METTL3对体外异种移植瘤形成的影响。结果表明METTL3稳定敲降后的A375、A875、HMY-1细胞株均显示出了受抑制的增殖、侵袭和迁移能力。注射移植瘤11天后体外sh-METTL3组的异种移植瘤体积、重量和Ki-67增殖率均显著低于NTC组。进一步揭示了 METTL3耗竭对黑色素瘤形成的抑制作用。第三章METTL3通过m6A修饰靶向TXNDC5的调控机制在本章中,本研究试图寻找METTL3-m6A促癌作用的下游靶标,进一步厘清METTL3的调控机制。通过m6A甲基化定量试剂盒(比色法)、斑点杂交实验检测METTL3敲降后细胞的RNA m6A修饰水平变化;针对NTC和shMETTL3细胞进行RNA-seq和MeRIP-seq,得到的数据进行Peak calling分析和基因差异Peak分析,获得差异表达和具有差异peak基因,GO和KEGG分析获得基因产物属性和富集通路,通过IGV软件对靶基因的peak变化进行可视化展示,在TCGA数据库中对METTL3和TXNDC5进行Pearson相关性分析;放线菌素D实验检测RNA稳定性。qRT-PCR和Western blot方法验证靶基因的差异表达。结果表明细胞的总体m6A水平随METTL3敲降同步下降,测序得出了一系列METTL3通过m6A修饰调控的潜在靶基因,证实了 METTL3对癌基因TXNDC5的靶向性,调节TXNDC5mRNA的稳定性是METTL3-m6A可能的促癌机制,TXNDC5在AM组织和细胞中的表达上调。
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