《自然·癌癥》:中國科學家發現“癌王”對“合成致死”敏感的標志!( 二 )


研究者們發現 , 輻射處理2h后 , 與METTL16正常表達的細胞相比 , METTL16敲除的細胞中蛋白RPA32和RAD51水平顯著增加 , 且重新表達METTL16能逆轉這些變化 。
蛋白RPA32是一種單鏈DNA結合蛋白 , 與DNA復制過程中或DNA損傷情況下產生的3’單鏈結合 , 從而起到穩定單鏈的作用 , 而RPA32染色水平的增加則意味著細胞中3’-單鏈的增加 。 這提示到 , METTL16會抑制鏈末端切除 。
另外 , 免疫共沉淀實驗結果顯示 , METTL16和鏈末端切除關鍵復合物MRN-CtIP中的MRE11存在相互作用 , 且輻射處理能減少這種相互作用 。
這些結果說明 , METTL16能夠通過與MRE11互作 , 來抑制HDR修復DNA過程中的鏈末端切除 。
METTL16通過與MRE11的相互作用來抑制HDR中的鏈末端切除步驟
隨之而來的問題是 , METTL16是怎么和MRE11相互作用的呢?
研究人員從MRE11上存在的兩個DNA結合域以及METTL16存在的四個RNA結合基序入手 , 通過DNase/RNase處理以及一系列的截短突變實驗 , 證明METTL16與MRE11的相互作用是通過與這兩者相結合的RNA實現的 。 另外 , 胞外核酸酶實驗結果顯示 , METTL16-RNA復合體與MRE11結合后 , 會抑制MRE11核酸酶活性 。
《自然·癌癥》:中國科學家發現“癌王”對“合成致死”敏感的標志!
文章圖片
METTL16通過RNA和MRE11產生相互作用并抑制后者的核酸酶活性
開頭提到 , METTL16的主要功能是對RNA進行m6A修飾 。 然而研究者們發現 , 和野生型METTL16相比 , 喪失甲基轉移酶活性的METTL16突變體(F187G) , 依然能夠與MRE11相互作用 , 抑制鏈末端切除 , 進而抑制HDR效率 。 也就是說 , METTL16和MRE11的相互作用并不依賴于METTL16的甲基轉移酶活性 。
另外 , 介導METTL16和MRE11相互作用的RNA是否存在m6A修飾 , 對這種相互作用也沒有影響 。 反倒是ATM對METTL16的磷酸化 , 會降低其與RNA結合能力 , 進而減少METTL16和MRE11的相互作用 。
《自然·癌癥》:中國科學家發現“癌王”對“合成致死”敏感的標志!
文章圖片
METTL16與RNA的結合 , 以及與MRE11的相互作用并不依賴METTL16的甲基轉移酶活性或者RNA的m6A修飾
至此 , 研究人員已經確定了METTL16在HDR中扮演的角色:DNA損傷激活ATM后 , ATM磷酸化METTL16并導致其構象改變 , 使得RNA從METTL16上原本的結合態分離出來 , 進而導致METTL16與MRE11的相互作用減少 , MRE11從復合體中釋放出來后參與HDR , 修復DNA損傷 。
考慮到METTL16對HDR的抑制作用 , 以及PARP抑制劑對HDR缺陷型腫瘤合成致死的特性 , 研究人員分析了PARP抑制劑奧拉帕利對表達不同水平METTL16的BRCA1/2野生型胰腺癌細胞的殺傷效果 。
結果顯示 , 高表達METTL16的細胞系對奧拉帕利更敏感 , 在高表達METTL16背景下敲除METTL16會降低細胞對奧拉帕利的敏感性 , 在低表達METTL16背景下過表達METTL16則會增加細胞對奧拉帕利的敏感性 。 METTL16表達水平與對奧拉帕利的敏感性的這種正相關在小鼠胰腺癌模型中也得到了證實 。
《自然·癌癥》:中國科學家發現“癌王”對“合成致死”敏感的標志!
文章圖片
胰腺癌細胞和腫瘤中METTL16的表達水平與對奧拉帕利的敏感性呈正相關
最后 , 研究人員評估了METTL16表達水平對胰腺癌患者生存期 , 以及對胰腺癌臨床療法效果的影響 。
結果顯示 , 胰腺癌患者的METTL16表達水平與其生存期呈正相關 。 另外 , 動物模型結果顯示 , 高表達METTL16的腫瘤對吉西他濱單藥、奧拉帕利單藥更敏感 , 腫瘤發展減緩 。 在高表達METTL16的腫瘤中 , 吉西他濱+奧拉帕利的聯合使用可以使腫瘤衰退 , 顯著延長小鼠生存期 。
《自然·癌癥》:中國科學家發現“癌王”對“合成致死”敏感的標志!
文章圖片
高表達METTL16的胰腺癌患者具有較好生存期 , 也預示著對胰腺癌治療藥物更高的敏感性