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IF 29.5|上海东方医院高勇/李砚东团队揭示METTL16-SENP3-LTF轴调控铁死亡并促进肿瘤发生

作者:山东维真生物科技有限公司 2024-12-09T00:00 (访问量:3414)

研究背景

铁死亡以铁依赖性脂质过氧化为特征,由于其肿瘤易感性而成为肝细胞癌(HCC)干预的一种途径。m6A修饰参与了几种类型的细胞死亡调控,然而m6A修饰相关调节因子在HCC细胞铁死亡中的作用和分子机制尚不清楚。近期,上海市东方医院高勇、李砚东团队在Journal of Hematology & Oncology (IF 29.5)上发表文章“METTL16-SENP3-LTF axis confers ferroptosis resistance and facilitates tumorigenesis in hepatocellular carcinoma”,发现METTL16与IGF2BP2协同以m6A依赖的方式调节SENP3 mRNA的稳定性,METTL16-SENP3-LTF调控轴抑制铁死亡并促进HCC的发展,靶向METTL16-SENP3-LTF调控轴是一种很有前途的HCC治疗策略。

利用AAV8-TBG-Cre建立肝脏Mettl16敲除小鼠

结果展示

1. METTL16缺失促进铁死亡减轻肝肿瘤发生

作者发现METTL16可能是HCC中铁死亡的关键负调节因子,为了进一步阐明METTL16在铁死亡和肝癌中的作用,作者构建异种移植肿瘤模型,发现METTL16下调抑制肿瘤生长,并增强RSL3对肝癌异种移植肿瘤的抑制作用。IHC染色显示,敲低METTL16进一步增强了RSL3诱导的4-HNE表达,表明铁死亡活性增强。作者还建立了肝脏特异性Mettl16敲除小鼠(Mettl16CKO),探讨了METTL16缺失对HCC进展的影响。发现与Mettl16CKO小鼠相比,对照小鼠肝脏尺寸增大,肝脏重量/体重比增大,肿瘤病灶数量和肿瘤直径增大。此外,Mettl16CKO小鼠表现出较轻的肝损伤和增强的肝肿瘤嗜铁活性。作者还利用AAV8-TBG-Cre/Ctrl病毒在MYC/Trp53-/-HCC模型中建立了肝脏特异性条件敲除小鼠(Mettl16f/f,AAV8-Cre),并进行了评估,得出了相似的结果。这些研究结果表明,METTL16缺乏可以减轻肝脏肿瘤的发生并促进铁死亡,其对铁死亡的抑制作用部分阐明了METTL16的致癌功能。

图1 METTL16缺失促进铁死亡减轻肝肿瘤发生

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2. METTL16/IGF2BP2以m6A依赖的方式促进SENP3 mRNA的稳定性

为了探索METTL16调控铁死亡和HCC的机制,作者在TCGA数据库中预测METTL16共表达基因,其中SENP3因其高相关系数和已知对ROS刺激的反应性而成为首选候选基因。SENP3-CDS和3'UTR荧光素酶报告基因检测结果显示,METTL16过表达组荧光素酶活性增加,而METTL16催化失活突变型过表达组荧光素酶活性没有增加。此外METTL16过表达后,SENP3 CDS/3'UTR组的荧光素酶活性增加,而突变型组(SENP3 CDS/3'UTR-MUT)的相对荧光素酶活性则没有增加,RIP-qPCR也证实了METTL16与SENP3转录本中m6A修饰区域的强结合。此外METTL16过表达增加了SENP3 mRNA的稳定性,而METTL16敲低降低了这种稳定性。这些表明METTL16介导的m6A修饰增强了SENP3 mRNA的稳定性。进一步研究发现SENP3通过调控LTF泛素化水平,阻断其蛋白酶体依赖性降解。

图2 METTL16/IGF2BP2以m6A依赖的方式促进SENP3 mRNA的稳定性

3. METTL16/SENP3通过调节LTF的铁螯合功能抑制铁死亡

LTF作为铁螯合剂具有神经保护潜力,作者使用柠檬酸铁铵(FAC)和去铁胺(DFO)控制Fe3+浓度来诱导或抑制铁死亡,评估其在HCC中的作用,发现LTF过表达降低了FAC诱导的PLC/PRF/5细胞内LIP和Fe2+的积累,并伴有脂质过氧化和ROS水平的降低。DFO逆转了FAC的作用,表明LTF可能作为一种降铁抑制因子,可能通过铁螯合作用降低LIP。LTF还逆转了FAC诱导的GSH消耗和SENP3敲低导致的HCC细胞生长抑制,表明METTL16/SENP3具有抗铁凋亡作用。作者还利用MYC/Trp53-/-HCC模型研究METTL16-SENP3-LTF调控轴在体内的作用,发现肝脏中Mettl16过表达导致更严重的肿瘤,通过敲除或耗尽Mettl16可以减轻这种影响。与Mettl16OE组相比,Mettl16OE+sgSENP3/sgLTF组中肝脏MDA水平升高,IHC染色显示4-HNE阳性细胞比例增加,这些结果支持METTL16/SENP3通过LTF减弱铁死亡活性促进肝癌发生。

图3 METTL16/SENP3通过调节LTF的铁螯合功能抑制铁死亡

实验结论

本研究发现HCC组织中METTL16和SENP3表达升高与不良预后相关,METTL16通过m6A修饰增加SENP3表达,进而稳定LTF蛋白。这些发现说明了METTL16-SENP3-LTF轴在影响铁死亡和HCC进展中的作用,强调了靶向该轴破坏铁稳态和铁死亡易感性的治疗潜力。

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