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近年來，5-甲基胞嘧啶（m5C）RNA修飾已成為通過編碼和非編碼RNA調(diào)控RNA代謝和功能的關(guān)鍵參與者。越來越多的證據(jù)表明，m5C可以調(diào)控RNA穩(wěn)定性、翻譯、轉(zhuǎn)錄、出核和切割，以及介導(dǎo)細(xì)胞增殖、分化、凋亡、應(yīng)激反應(yīng)和其他生物學(xué)功能。人的m5C RNA修飾由NOL1/NOP2/sun（NSUN）家族和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶2（DNMT2）催化。這些RNA修飾因子調(diào)控多種致癌基因fizzy-related-1、forkhead box蛋白C2、Grb相關(guān)結(jié)合蛋白2、TEA結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子1的表達(dá)，以促進(jìn)癌癥的發(fā)病和進(jìn)展機(jī)制。此外，甲基轉(zhuǎn)移酶的異常表達(dá)已在各種癌癥中得到鑒定，并用于預(yù)測(cè)患者預(yù)后。本綜述對(duì)m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行全面綜述，特別強(qiáng)調(diào)了m5C在癌癥中的潛在作用機(jī)制，最后討論了m5C相關(guān)研究前景。

介導(dǎo)m5C的RNA甲基轉(zhuǎn)移酶

人的RNA m5C甲基化主要由NOL1/NOP2/sun家族和DNMT2催化，這對(duì)RNA穩(wěn)定性和功能非常重要。甲基轉(zhuǎn)移酶通過S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine）作為甲基供體形成m5C將甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶中。不同細(xì)胞區(qū)室具有引起修飾的固有酶。在細(xì)胞核中，mRNA、tRNA、28S rRNA和非編碼RNA的m5C主要由NSUN2、NSUN5、NSUN6、NSUN7和NOP2甲基化。在線粒體中，NSUN2和NSUN3甲基化tRNA，NSUN4甲基化12S rRNA，以促進(jìn)線粒體核糖體組裝（表1和圖1）。

圖1：m5C甲基轉(zhuǎn)移酶的分子機(jī)制和功能。mRNA（A）、tRNA（B）、rRNA（C）和非編碼RNA（D）m5C修飾，如lncRNA、microRNA、vtRNA和eRNA。m5C修飾的RNA可以調(diào)控RNA分子功能并介導(dǎo)細(xì)胞代謝

NOP2

NOP2（Nucleolar protein 2，也稱為NSUN1），參與28S rRNA 4447胞嘧啶位點(diǎn)（C4447）的甲基化。NOP2在胚胎植入前調(diào)控核仁成熟，從而促進(jìn)胚泡形成并參與核糖體生物發(fā)生，為哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育所必需。rRNA加工需要NOP2而非m5C修飾活性，此外NOP2在神經(jīng)組織再生過程中促進(jìn)細(xì)胞增殖。在人的腫瘤細(xì)胞中，NOP2通過其rRNA甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域與端粒酶RNA組分（TERC）結(jié)合，從而激活和調(diào)控細(xì)胞周期蛋白D1（cyclin D1）基因轉(zhuǎn)錄，維持細(xì)胞增殖。在HIV-1病毒中，NOP2在5'-長(zhǎng)末端重復(fù)序列（LTR）上與TAR RNA結(jié)合導(dǎo)致m5C添加，從而通過與TAT蛋白競(jìng)爭(zhēng)抑制病毒轉(zhuǎn)錄并促進(jìn)其潛伏性。

NOP2可通過microRNA PVT1上調(diào)，以促進(jìn)肝細(xì)胞癌(HCC)增殖和前列腺癌轉(zhuǎn)移。NOP2在腎透明細(xì)胞癌、肺腺癌、結(jié)直腸癌和低級(jí)別膠質(zhì)瘤等多種癌癥中也存在異常表達(dá)，提供了與m5C甲基化相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)信號(hào)，有助于確定患者預(yù)后。

NSUN2

NSUN2主要位于細(xì)胞核中，是c-MYC的直接靶點(diǎn)，通過招募核仁和紡錘體相關(guān)蛋白（NuSAP）來穩(wěn)定快速分裂細(xì)胞中的有絲分裂紡錘體，并將m5C添加到mRNA和幾種非編碼RNA中。

由于靶點(diǎn)眾多，NSUN2在幾個(gè)過程中發(fā)揮著重要作用，包括調(diào)節(jié)增殖、應(yīng)激反應(yīng)和代謝、遷移和分化以及衰老過程中的細(xì)胞功能。NSUN2與自閉癥譜系障礙、抑郁癥、Dubowitz綜合征、智力障礙等許多疾病相關(guān)，并在各種癌癥中差異表達(dá)。近年來，一些研究探索了其分子機(jī)制，構(gòu)建了預(yù)后模型，并試圖尋找癌癥治療的新靶點(diǎn)。目前，關(guān)于NSUN2在生物學(xué)功能和癌癥機(jī)制方面的調(diào)控研究主要集中在mRNA修飾上。NSUN2誘導(dǎo)的ncRNA修飾與mRNA和蛋白質(zhì)互作通路還有待進(jìn)一步研究和探索。此外盡管尚未討論，tRNA切割影響細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)的機(jī)制可能對(duì)進(jìn)一步理解癌癥具有重要潛力。

NSUN3

在線粒體中，NSUN3介導(dǎo)34位胞嘧啶（C34）的mt-tRNAMet甲基化為m5C34，m5C34進(jìn)一步被ALKBH1/ABH1氧化為f5C34。f5C34使mt-tRNAMet能夠識(shí)別編碼甲硫氨酸的AUA和AUG密碼子。NSUN3敲除和突變細(xì)胞表現(xiàn)出線粒體蛋白質(zhì)合成減少和耗氧量減少，導(dǎo)致線粒體功能障礙。NSUN3中的雙等位基因錯(cuò)義突變導(dǎo)致早發(fā)性線粒體腦肌病和癲癇發(fā)作。NSUN3基因突變可能會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)造成損害。Trixl等人證明了NSUN3失活對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞自我更新和分化潛力的影響。

已有研究表明，NSUN3在幾種癌癥中表達(dá)上調(diào)，并與免疫細(xì)胞浸潤(rùn)相關(guān)，其過表達(dá)可能參與調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)化療藥物敏感，從而影響患者預(yù)后。

NSUN4

NSUN4是一種雙功能蛋白，參與12S rRNA胞嘧啶位點(diǎn)911（m5C911）的甲基化，并與MTERF4互作以促進(jìn)單體組裝。盡管其機(jī)制尚不清楚，但m5C911可能與附近m4C909和其他rRNA修飾協(xié)同穩(wěn)定12S rRNA折疊，從而促進(jìn)mt核糖體組裝。

NSUN4表達(dá)影響胚胎發(fā)育和線粒體蛋白質(zhì)合成。小鼠NSUN4基因的種系敲除具有胚胎致死性，心臟中的條件敲除會(huì)中斷線粒體蛋白翻譯，導(dǎo)致呼吸復(fù)合體形成受損。

NSUN4在肺腺癌、肝細(xì)胞癌和腎透明細(xì)胞癌中異常表達(dá)，可用于預(yù)測(cè)預(yù)后。

NSUN5

NSUN5在人28S核糖體RNA的C3782引入m5C。哺乳動(dòng)物NSUN5缺失會(huì)改變核糖體，影響總蛋白質(zhì)合成，從而影響細(xì)胞大小和增殖。這可歸因于m5C3782對(duì)三級(jí)rRNA-tRNA-mRNA復(fù)合體的維持。

NSUN5還影響神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和功能。其缺失與Williams–Beuren綜合征（WBS）相關(guān)。NSUN5的表達(dá)對(duì)大腦皮層的發(fā)育至關(guān)重要，它通過調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的放射狀神經(jīng)膠質(zhì)支架來調(diào)控新皮質(zhì)神經(jīng)元的遷移。NSUN5缺失干擾新皮質(zhì)神經(jīng)元的層狀結(jié)構(gòu)和錐體細(xì)胞發(fā)育，導(dǎo)致少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞增殖減少和髓鞘減退，從而導(dǎo)致胼胝體（CC）發(fā)育不全和海馬錐體細(xì)胞中NMDA受體（NMDAr）功能障礙。此外，在心血管系統(tǒng)中，NSUN5介導(dǎo)的m5C修飾對(duì)于維持Tpm1表達(dá)至關(guān)重要，Tpm1是正常心臟流出道（OFT）形態(tài)發(fā)生的重要基因，表明NSUN5參與法洛四聯(lián)癥（TOF）發(fā)生。

NSUN5在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（HNSCC）中顯著上調(diào)，并通過觸發(fā)細(xì)胞周期阻滯作為結(jié)直腸癌（CRC）的啟動(dòng)子。在膠質(zhì)瘤中觀察到其表觀遺傳學(xué)失活，并表現(xiàn)出腫瘤抑制特征。

NSUN6

NSUN6對(duì)mRNA具有較強(qiáng)的底物特異性，主要靶向位于發(fā)夾結(jié)構(gòu)環(huán)內(nèi)的共有序列motif CTCCA上的3' UTR區(qū)域的m5C修飾。NSUN6靶向的CTCCA motif標(biāo)志著翻譯終止。3'UTR甲基化發(fā)夾結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致翻譯終止，但沒有證據(jù)證實(shí)這一觀點(diǎn)。在人HEK和H9細(xì)胞系中，NSUN6主要靶向編碼RNA和蛋白結(jié)合蛋白的mRNA。NSUN6介導(dǎo)的m5C修飾可提高mRNA豐度和翻譯效率，還可以促進(jìn)tRNACys和tRNAThr的3 '端受體的胞嘧啶72 (C72)甲基化，目標(biāo)識(shí)別依賴于3′-CCA尾巴。

在NSUN6高表達(dá)的腫瘤組織中，NSUN6 mRNA水平下調(diào)；而在NSUN6低表達(dá)的腫瘤組織中，RNA水平?jīng)]有差異。NSUN6還被證明通過m5C修飾使巨噬細(xì)胞刺激1 (macrophage stimulating 1, MST1)失活，并激活乳腺癌yes相關(guān)蛋白(yes-associated protein, YAP)靶基因，從而觸發(fā)破骨細(xì)胞分化和骨轉(zhuǎn)移。對(duì)mRNA m5C甲基轉(zhuǎn)移酶，利用生物信息學(xué)分析了NSUN2和NSUN6之間的相關(guān)性，分析結(jié)果揭示了分別在腎癌、三陰性乳腺癌和皮膚黑色素瘤中呈正相關(guān)、不相關(guān)和負(fù)相關(guān)。然而迄今為止所有的研究都沒有提供直接的證據(jù)來支持這兩種酶之間的相關(guān)性。此外，還沒有檢測(cè)到可以識(shí)別mRNA上依賴NSUN6的m5C位點(diǎn)的reader，這影響進(jìn)一步了解NSUN6在細(xì)胞代謝和癌癥進(jìn)展中的調(diào)節(jié)作用。

NSUN7

NSUN7和過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α（PGC-1α）互作以促進(jìn)空腹相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄。同時(shí)，NSUN7通過m5C修飾增強(qiáng)eRNA穩(wěn)定性，并可能參與細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)。

此外，NSUN7突變可導(dǎo)致精子質(zhì)量受損和不育。這可能是由外顯子7的轉(zhuǎn)位突變，從而影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和配體結(jié)合位點(diǎn)。然而，這種突變與中國(guó)漢族男性的弱精子癥無關(guān)。此外，NSUN7還與精神疾病相關(guān)，可用于尤因肉瘤、低級(jí)別神經(jīng)膠質(zhì)瘤和前列腺癌癥患者的預(yù)后。

DNMT2

與DNMT1、DNMT3a、DNMT3b等其他DNA甲基轉(zhuǎn)移酶相比，DNMT2僅由C端催化結(jié)構(gòu)域組成，而缺乏N端調(diào)控結(jié)構(gòu)域。DNMT2(也稱為TRDMT1)不具有DNA催化活性，但可將m5C38引入tRNAAsp (GUC)。

DNMT2介導(dǎo)的m5C修飾提高了tRNA穩(wěn)定性，其中tRNAAsp在果蠅的熱休克反應(yīng)中無需核糖核酸酶切割，在小鼠中無需片段化。此外，DNMT2通過m5C影響蛋白質(zhì)合成的表達(dá)和精度，DNMT2介導(dǎo)的tRNAAsp-m5C38調(diào)節(jié)poly-Asp序列的蛋白質(zhì)翻譯。小鼠天冬氨酰-tRNA合成酶對(duì)C38甲基化tRNAAsp表現(xiàn)出4-5倍的偏好。DNMT2還通過區(qū)分近同源密碼子來確保肽的精確合成，為細(xì)胞分化和蛋白質(zhì)合成所必需。同時(shí)還參與mRNA甲基化調(diào)控，影響HEK293細(xì)胞的遷移和侵襲。

DNMT2參與調(diào)節(jié)細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)。在應(yīng)激條件下，DNMT2定位于細(xì)胞質(zhì)應(yīng)激顆粒和RNA加工小體。DNMT2沉默導(dǎo)致氧化應(yīng)激增強(qiáng)、基因組不穩(wěn)定、細(xì)胞增殖永久性抑制、端粒長(zhǎng)度和端粒酶活性降低、整體RNA高甲基化以及與增殖和腫瘤抑制相關(guān)的多種miRNA上調(diào)。

m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶在癌癥中的潛在作用

m5C甲基轉(zhuǎn)移酶（尤其是NSUN2）通過催化靶RNA的m5C修飾來調(diào)節(jié)底物水平，介導(dǎo)一系列致癌或抗腫瘤因子的交聯(lián)，從而影響腫瘤發(fā)生和癌癥進(jìn)展。以下詳細(xì)闡述了m5C甲基轉(zhuǎn)移酶在癌癥中的異常表達(dá)和相應(yīng)機(jī)制（表2和圖2）。

肝細(xì)胞癌（Hepatocellular carcinoma）

在肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)中，m5C調(diào)控基因的突變頻率較高，m5C相關(guān)基因的失調(diào)與HCC的高分期相關(guān)。在HCC細(xì)胞中，lncRNA-PVT1與NOP2結(jié)合，通過穩(wěn)定性增強(qiáng)上調(diào)其表達(dá)，hPVT1/NOP2/細(xì)胞周期通路促進(jìn)腫瘤發(fā)生、細(xì)胞增殖和干細(xì)胞樣特性。靶向該通路可能在HCC中具有治療潛力。

NSUN2在HCC細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)，促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖、遷移、侵襲和血管生成，并抑制HCC細(xì)胞凋亡。NSUN2增加了fizzy-related-1 (FZR1) mRNA的穩(wěn)定性，從而調(diào)節(jié)FZR1表達(dá)，導(dǎo)致HCC細(xì)胞和腫瘤生長(zhǎng)增強(qiáng)。FZR1是后期促進(jìn)復(fù)合體或環(huán)體的共激活因子。FZR1作為E3泛素連接酶，可以調(diào)節(jié)有絲分裂和細(xì)胞周期的G1期。最近研究發(fā)現(xiàn)FZR1參與調(diào)控結(jié)直腸癌、乳腺癌、急性B淋巴細(xì)胞白血病和多發(fā)性骨髓瘤。NSUN2沉默抑制FZR1，誘導(dǎo)HCC細(xì)胞周期阻滯并增加細(xì)胞凋亡。NSUN2-KO細(xì)胞抑制胃癌細(xì)胞中FZR1的表達(dá)，這與HCC一致。但NSUN2-FZR1在HCC遷移和侵襲中的作用尚不清楚。此外，NSUN2在H19 lncRNA上引入m5C986以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。NSUN2缺失顯著降低H19 RNA的半衰期。H19 RNA的m5C修飾增強(qiáng)了其與腫瘤蛋白G3BP1的特異性結(jié)合，G3BP1與MYC mRNA結(jié)合并促進(jìn)其衰變。相反，m5C修飾的H19 RNA可能與MYC mRNA競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合G3BP1，導(dǎo)致MYC積聚并促進(jìn)HCC細(xì)胞發(fā)展。H19高表達(dá)和m5C修飾與HCC低分化相關(guān)。

此外，NSUN4和m5C識(shí)別蛋白（reader）ALYREF在HCC中上調(diào)，并與不良預(yù)后相關(guān)。

胃腸道腫瘤（Gastrointestinal cancer）

生物信息學(xué)分析顯示，所有m5C調(diào)控因子(除NSUN6外)在胃腸道腫瘤（GI）的病理分期為I至IV期的患者中的表達(dá)水平顯著上調(diào)，且除NSUN7外，m5C調(diào)控因子與較短的總生存期(OS)相關(guān)。m5C調(diào)控因子對(duì)ErbB和PI3K-Akt信號(hào)通路影響最大，BSK3B是m5C調(diào)控因子的重要潛在靶點(diǎn)。

在胃腸道腫瘤中，NSUN2突變率最高。在胃癌(GC)細(xì)胞中，小泛素樣修飾蛋白(SUMO)-2/3與NSUN2蛋白互作，促進(jìn)其穩(wěn)定并介導(dǎo)其入核。NSUN2通過m5c依賴和非依賴通路促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。NSUN2被lncRNA forkhead box蛋白C2 (FOXC2)-AS1招募，以m5c依賴方式修飾FOXC2 mRNA。m5C識(shí)別蛋白YBX1與甲基化FOXC2 mRNA結(jié)合增強(qiáng)其穩(wěn)定性，從而促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲。FOXC2作為一種致癌基因，在多種癌癥中過表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)。此外，NSUN2通過在p57Kip2 mRNA的3-UTR引入m5C修飾，影響了p57Kip2轉(zhuǎn)錄穩(wěn)定，從而抑制其表達(dá)并促進(jìn)胃癌細(xì)胞增殖。p57kip2是CIP/Kip家族的CDK抑制劑，參與多種生物學(xué)過程，在胃癌中作為抗腫瘤因子發(fā)揮作用，并在多種癌癥中下調(diào)。此外，在NSUN2-KO GC細(xì)胞中，PIK3R1和PCYT1A mRNA表達(dá)下調(diào)，m5C peaks減少。對(duì)TCGA數(shù)據(jù)集的生物信息學(xué)分析顯示，磷脂酰肌醇-3激酶調(diào)節(jié)亞基1 (PIK3R1)和磷酸胞苷酰轉(zhuǎn)移酶1A (PCYT1A)的高表達(dá)與胃癌（GC）的不良預(yù)后相關(guān)。

此外，與癌旁組織相比，DNMT2在成人胃腸間質(zhì)瘤（GIST）中顯著過表達(dá)。

結(jié)直腸癌（Colorectal cancer，CRC）

環(huán)狀RNA (Circular RNAs, circRNAs)是一類通過反向剪接產(chǎn)生的非編碼RNA。Circ NSUN2、NSUN2和NSUN5在CRC中上調(diào)并促進(jìn)其進(jìn)展。circNSUN2過表達(dá)促進(jìn)CRC細(xì)胞轉(zhuǎn)移、遷移和增殖，并抑制腫瘤細(xì)胞凋亡。由YTH結(jié)構(gòu)域1（YTHDC1）以m6A依賴性方式介導(dǎo)，circNSUN2從細(xì)胞核出核到細(xì)胞質(zhì)，高水平circNSUN2通過形成circNSUN2/胰島素樣生長(zhǎng)因子2 mRNA結(jié)合蛋白2（IGF2BP2）/HMGA2 RNA-蛋白三元復(fù)合蛋白來增強(qiáng)HMGA2（high-mobility group AT-hook 2 ）mRNA穩(wěn)定性，導(dǎo)致CRC的肝轉(zhuǎn)移（LM）。此外，circNSUN2作為miRNA海綿靶向miR?181a?5p并下調(diào)其表達(dá)。致癌基因Rho相關(guān)卷曲螺旋蛋白激酶2（ROCK2）被miR?181a?5p下調(diào)。circNSUN2介導(dǎo)的miR?181a?5p對(duì)ROCK2負(fù)調(diào)控抑制促進(jìn)CRC細(xì)胞的增殖和遷移，并抑制其凋亡。此外，circNSUN2靶向miR-296-5p并被alopperine（ALO）下調(diào)，從而上調(diào)CRC中miR-296-5 p的異常低表達(dá)。miR-296-5p與STAT3結(jié)合并抑制其表達(dá)，從而抑制CRC細(xì)胞的增殖并促進(jìn)其凋亡。CircNSUN2沉默抑制CRC細(xì)胞增殖，其可以被miR296-5p抑制劑中和。ALO通過調(diào)控circNSUN2/miR-296-5p/STAT3通路以預(yù)防結(jié)直腸癌。

在癌癥標(biāo)本中，NSUN2被蛋白質(zhì)活化受體2（PAR2）和甲基化前mir-125b以m6A依賴方式激活，干擾其加工，從而降低mir-125b水平。Grb相關(guān)結(jié)合蛋白2（Gab2）介導(dǎo)細(xì)胞遷移，其被miR-125b抑制。miR-125b抑制增強(qiáng)了Gab2表達(dá)，從而促進(jìn)細(xì)胞遷移。

NSUN5在CRC組織和細(xì)胞中上調(diào)。NSUN5-KO小鼠表現(xiàn)出細(xì)胞增殖的顯著減少和誘導(dǎo)的細(xì)胞周期停滯。GSEA提示NSUN5可能通過Rb-CDK信號(hào)通路促進(jìn)癌癥細(xì)胞增殖。

神經(jīng)膠質(zhì)瘤（Glioma）

在低級(jí)別膠質(zhì)瘤中，DNA和RNA的幾種m5C調(diào)控因子上調(diào)，包括NSUN3、TET2、DNMT2、ALYREF、DNMT3b、DNMT1、NOP2和NSUN2。此外，多種m5C調(diào)控因子與總生存期（OS）相關(guān)。NSUN4、NSUN7、DNMT1、DNMT3b、DNMT3a、NOP2和NSUN5與OS呈負(fù)相關(guān)，而NSUN6與OS呈正相關(guān)。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)由NSUN7、DNMT1、NSUN4和NSUN6組成的預(yù)后模型。

在人神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U87中，NSUN2通過調(diào)控自分泌趨化因子（ATX）-溶血磷脂酸（LPA）軸介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞遷移。NSUN2在 ATX mRNA 3'-UTR的胞嘧啶2756位點(diǎn)甲基化，從而增強(qiáng)ATX mRNA翻譯。ATX-LPA通路介導(dǎo)癌癥細(xì)胞遷移。此外，ALYREF與甲基化的ATX mRNA互作，促進(jìn)其從細(xì)胞核出核到細(xì)胞質(zhì)。NSUN2-KO抑制U87細(xì)胞遷移，加入LPA后可回復(fù)遷移。

在體內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)瘤模型中，NSUN5顯示CpG島啟動(dòng)子區(qū)高甲基化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄本減少和表觀遺傳學(xué)沉默。NSUN5沉默誘導(dǎo)了28S rRNA C3782位點(diǎn)甲基化缺失。在應(yīng)激條件下，非甲基化狀態(tài)導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成的全面耗竭，同時(shí)激活特定的mRNA翻譯程序，導(dǎo)致NAD（P）H-醌脫氫酶1（NQO1）蛋白上調(diào)。NQO1過表達(dá)導(dǎo)致對(duì)NQO1靶點(diǎn)藥物敏感。因此，NSUN5表觀遺傳學(xué)沉默是膠質(zhì)瘤的一個(gè)保護(hù)因子，與更好預(yù)后相關(guān)。

乳腺癌（Breast cancer）

在乳腺癌細(xì)胞和組織中，NSUN2 DNA低甲基化導(dǎo)致NSUN2 mRNA和蛋白過表達(dá)。NSUN2上調(diào)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，而NSUN2-KO抑制這些過程。在三陰性乳腺癌(TNBC)中，NSUN2表達(dá)上調(diào)，從而作為致癌因子；而NSUN6表達(dá)下調(diào)，作為抑癌因子。NSUN2和NSUN6影響乳腺癌的致瘤性和腫瘤免疫微環(huán)境(TIM)。此外，NSUN2和NOP2 mRNA的上調(diào)與乳腺癌患者較短的無病生存期顯著相關(guān)。

而李春來等研究表明NSUN6促進(jìn)乳腺癌骨轉(zhuǎn)移，HER3被酪氨酸激酶(RTK)樣孤兒受體1 (ROR1)磷酸化。NSUN6被p-HER3招募導(dǎo)致MST1甲基化，從而影響MST1激酶活性并激活YAP。YAP在細(xì)胞核中的激活核積聚刺激與腫瘤細(xì)胞增殖和骨轉(zhuǎn)移相關(guān)的靶基因表達(dá)。

泌尿系腫瘤（Urinary tumor）

在膀胱尿路上皮癌（UCB）中，NSUN2和m5C識(shí)別蛋白YBX1表達(dá)上調(diào)，與UCB的T/N分期、腫瘤分級(jí)和患者較差的無病生存期呈正相關(guān)。NSUN2將m5C引入HDGF mRNA的3’UTR中，YBX1進(jìn)一步招募ELAV1以穩(wěn)定m5C修飾的mRNA以調(diào)控HDGF表達(dá)。NSUN2-KO和YBX1-KO T24細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移能力顯著降低。HDGF作為多種癌癥的致癌基因，已被證明可促進(jìn)癌癥侵襲。

在前列腺癌中，NOP2表達(dá)上調(diào)，通過EMT通路促進(jìn)前列腺癌轉(zhuǎn)移和侵襲。NOP2是miR-PVT1和miR-542-3p的靶基因，由lncRNA LINC00963間接調(diào)控。此外，DNMT2在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)水平高于非腫瘤上皮細(xì)胞，在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移灶中的表達(dá)水平高于原發(fā)癌。在接受雄激素消融治療的患者中，DNMT2的表達(dá)也上調(diào)。

在腎透明細(xì)胞癌(ccRCC)中，腫瘤組織中NOP2和NSUN4的mRNA水平高于正常組織，而NSUN6和m5C eraser TET2的mRNA水平低于正常組織。4個(gè)m5C調(diào)節(jié)因子構(gòu)成了決定患者預(yù)后的風(fēng)險(xiǎn)信號(hào)。腎透明細(xì)胞癌中NOP2高表達(dá)與低OS相關(guān)。另一項(xiàng)研究顯示，NSUN5、ALYREF、DNMT3b、DNMT3A、NSUN2、NOP2和DNMT1在ccRCC中表達(dá)上調(diào)，而NSUN3、NSUN4、NSUN7和TET2表達(dá)下調(diào)。該研究提出了由7個(gè)m5C調(diào)控因子組成的風(fēng)險(xiǎn)信號(hào)標(biāo)簽：NOP2、NSUN2、NSUN3、NSUN4、NSUN5、TET2和DNMT3b。

其他癌癥（Other cancers）

在膽囊癌(gallbladder carcinoma，GBC)中，NSUN2在細(xì)胞和組織中的表達(dá)均上調(diào)。NSUN2基因沉默可抑制GBC細(xì)胞的增殖和腫瘤發(fā)生，而NSUN2基因過表達(dá)可促進(jìn)膽囊癌細(xì)胞生長(zhǎng)。RPL6通過調(diào)節(jié)NSUN2 mRNA的翻譯發(fā)揮致癌作用。在RPL6沉默細(xì)胞中，NSUN2蛋白水平降低，導(dǎo)致NSUN2 mRNA積累。

在肺鱗狀細(xì)胞癌(lung squamous cell carcinoma, LUSC)中，NSUN3和NSUN4表達(dá)上調(diào)并與不良預(yù)后相關(guān)。這些被用來構(gòu)建預(yù)后風(fēng)險(xiǎn)信號(hào)。此外，NSUN3和NSUN4與6種主要免疫細(xì)胞浸潤(rùn)相關(guān)。在肺腺癌中，體外實(shí)驗(yàn)表明NOP2高表達(dá)或核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein, hnRNP) 異質(zhì)性細(xì)胞更可能與低分化相關(guān)。NSUN3區(qū)域缺失在非吸煙者肺腺癌中常見，發(fā)生率為15%。

在皮膚黑色素瘤(cutaneous melanoma，CM)中，DNMT2、NSUN3、NSUN6、YBX1和NOP2差異表達(dá)并用于計(jì)算患者的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分。特別是NOP2上調(diào)和NSUN6下調(diào)與黑素瘤進(jìn)展密切相關(guān)。

在食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma，ESCC)中，NSUN2過表達(dá)參與致癌作用。已知NSUN2受E2F轉(zhuǎn)錄因子1 (E2F1)正調(diào)控，并誘導(dǎo)生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2 (GRB2) mRNA的3'UTR發(fā)生m5C修飾。Lin-28同源B (LIN28B)識(shí)別GRB2修飾從而增強(qiáng)GRB2穩(wěn)定性，通過GRB2上調(diào)激活PI3K/Akt和ERK/MAPK信號(hào)。另一項(xiàng)研究表明，NSUN2甲基化了一個(gè)新的lncRNA——NSUN2-甲基化lncRNA (NMR)。NMR促進(jìn)食管鱗癌的轉(zhuǎn)移和侵襲，并增強(qiáng)其對(duì)順鉑的耐藥性，其機(jī)制可能與m5C修飾NMR抑制潛在mRNA甲基化相關(guān)。

在頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(head and neck squamous cell carcinoma, HNSCC)中，NSUN2表達(dá)顯著上調(diào)，與較短的OS以及細(xì)胞周期檢查點(diǎn)相關(guān)基因的表達(dá)相關(guān)。NSUN2可能受Klotho (KL)調(diào)控，其低表達(dá)與KL高表達(dá)和KL-DNA低甲基化呈正相關(guān)。NSUN2表達(dá)與T細(xì)胞活化評(píng)分呈負(fù)相關(guān)。NSUN2低表達(dá)和T細(xì)胞活化評(píng)分高的患者死亡率較高。

在下咽鱗狀細(xì)胞癌(hypopharyngeal squamous cell carcinoma, HPSCC)中，NSUN2的mRNA和蛋白水平均上調(diào)。NSUN2用m5C修飾TEA域轉(zhuǎn)錄因子1 (TEA domain transcription factor 1, TEAD1) mRNA的3'UTR，促進(jìn)TEAD1表達(dá)，從而增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲。TEAD1協(xié)調(diào)并整合多個(gè)信號(hào)通路，其下調(diào)會(huì)影響多種癌基因的表達(dá)，這些癌基因參與調(diào)控腫瘤細(xì)胞的進(jìn)展、轉(zhuǎn)移和對(duì)化療的耐藥性。

在胰腺癌（pancreatic cancer，PC）中，NSUN6表達(dá)水平顯著下調(diào)。過表達(dá)NSUN6可抑制胰腺癌細(xì)胞增殖并上調(diào)CDK10水平，提示NSUN6可能通過調(diào)控CDK10調(diào)控胰腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)。NSUN6高表達(dá)預(yù)示PC患者風(fēng)險(xiǎn)較低，預(yù)后較好。

m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶在癌癥治療中的應(yīng)用

盡管目前還沒有開發(fā)出m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶的特異性抑制劑，但多種化學(xué)物質(zhì)可以與這些甲基轉(zhuǎn)移酶互作以抑制癌癥進(jìn)展。有研究表明，阿扎胞苷可以抑制DNMT2催化的tRNAAsp的C38甲基化，從而降低癌癥細(xì)胞的代謝活性。在乳腺癌細(xì)胞中，植物化學(xué)物質(zhì)萊菔硫烷(sulforaphane, SFN)、熊果酸(ursolic acid, UA)和樺木酸(betulinic acid, BA)可以降低NOP2的表達(dá)，抑制細(xì)胞增殖，可能是由于干擾核糖體形成導(dǎo)致翻譯效率降低。

m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶也參與調(diào)節(jié)癌癥細(xì)胞的耐藥性。在白血病中，RNA-m5C酶調(diào)節(jié)對(duì)5-阿扎胞苷（5-AZA）的敏感性和耐藥性。在5-AZ敏感的白血病細(xì)胞（ASLC）中，NSUN3和DNMT2直接與hnRNP互作，hnRNP參與5-AZ敏感性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)形成，該結(jié)構(gòu)形成對(duì)這些蛋白質(zhì)的完整性至關(guān)重要的復(fù)合蛋白。在5-AZA耐藥白血病細(xì)胞（ARLC）中，NOP2、BRD4和RNA pol-II互作與形成對(duì)5-AZA具有耐藥性的活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，但對(duì)BRD4和NOP2抑制高度敏感。此外，NSUN2和另一種tRNA甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶1 (METTL1)，通過甲基化穩(wěn)定tRNA，預(yù)防RTD，從而增強(qiáng)癌癥細(xì)胞對(duì)5-氟尿嘧啶（5-FU）的耐藥性，但Aurora-B對(duì)NSUN2的磷酸化會(huì)導(dǎo)致其酶活性降低。在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，NSUN2是NRF1（nuclear respiratory factor 1）的靶基因，其高表達(dá)與替莫唑胺（temozolamide，TMZ）治療耐藥性有關(guān)。在黑色素瘤中，NSUN5表達(dá)上調(diào)可用于預(yù)測(cè)黑色素瘤細(xì)胞對(duì)吡嗪衍生物c-Src抑制劑10a的敏感性。

DNMT2還參與調(diào)節(jié)與化療誘導(dǎo)衰老相關(guān)的對(duì)癌細(xì)胞的不良效應(yīng)。

結(jié)論

本綜述總結(jié)了m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶的分子機(jī)制和生物學(xué)意義，并討論了其在癌癥中的潛在作用。m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶是將m5C引入多種RNA的修飾因子。在mRNA中，m5C修飾可以調(diào)控穩(wěn)定性并介導(dǎo)出核和翻譯，而在ncRNA中，m5C修飾影響其穩(wěn)定性、加工、切割、轉(zhuǎn)錄和翻譯。這些分子功能/過程的下游作用進(jìn)一步介導(dǎo)各種細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)，包括細(xì)胞增殖、分化、遷移、衰老、應(yīng)激反應(yīng)和炎癥。同時(shí)，m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶也參與m6A催化，與m5C具有組合效應(yīng)?？傊琺5C甲基轉(zhuǎn)移酶是轉(zhuǎn)錄后的重要調(diào)控因子，其對(duì)癌癥的調(diào)控機(jī)制、預(yù)后功能和靶向治療的研究強(qiáng)調(diào)了其臨床應(yīng)用的潛力和可行性。

盡管近年來m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶在癌癥中的功能成為許多研究的焦點(diǎn)，但其認(rèn)識(shí)仍遠(yuǎn)不完整。目前尚無研究探討m5C甲基轉(zhuǎn)移酶之間的互作網(wǎng)絡(luò)，這可能導(dǎo)致癌癥中關(guān)鍵通路的調(diào)控機(jī)制被忽略。此外，一些m5C位點(diǎn)的特異性功能如NSUN2和NSUN6對(duì)tRNA甲基化以及NOP2對(duì)28S rRNA甲基化，尚未確定。目前研究大多集中在mRNA上，但NSUN5對(duì)rRNA的修飾以及NSUN2對(duì)lncRNA和miRNA的修飾表明非編碼RNA m5C修飾在癌癥發(fā)展中的潛力。對(duì)于具有多種底物的RNA甲基轉(zhuǎn)移酶，很難通過單基因沉默實(shí)驗(yàn)來鑒定哪種RNA修飾引起表型變化，需要更精確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來闡明其功能。此外，應(yīng)該仔細(xì)檢查m5C修飾的的reader和eraser。與m6A修飾相比，目前對(duì)m5c相關(guān)調(diào)控因子的認(rèn)識(shí)還很欠缺，難以全面描述其生物學(xué)過程和功能。在mRNA中，m5C水平(0.02-0.09%)低于m6A水平(0.4-0.7%)，需要開發(fā)出對(duì)m5C的更靈敏和更可靠的檢測(cè)方法。目前還尚未開發(fā)出特異性m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑作為抗腫瘤藥物。

盡管m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶的研究有助于揭示RNA甲基化的機(jī)制和作用，但深入了解癌癥的發(fā)病機(jī)制和發(fā)展對(duì)于有效評(píng)估和治療患者至關(guān)重要。在此基礎(chǔ)上，未來關(guān)于m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶的研究將涉及以下4個(gè)方面：

1. 檢測(cè)腫瘤中m5C甲基轉(zhuǎn)移酶的異常表達(dá)并構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分以評(píng)估患者生存率；

2. 探索m5C RNA甲基轉(zhuǎn)移酶的靶點(diǎn)，構(gòu)建由相關(guān)分子通路組成的調(diào)控交聯(lián)模型；

3. 開發(fā)與m5C相關(guān)的靶向治療，為癌癥治療提供新的潛在選擇；

4. 開發(fā)適用于mRNA的高精度和通用的m5C檢測(cè)測(cè)序技術(shù)。

關(guān)于易基因RNA m5C甲基化測(cè)序(RNA-BS)技術(shù)

m5C是RNA百余種修飾中研究較多的一種。m5C存在于tRNA上時(shí)，可以對(duì)翻譯進(jìn)行調(diào)節(jié)；存在于rRNA上時(shí)，可以對(duì)核糖體的生物合成進(jìn)行質(zhì)控；存在于mRNA上時(shí)，則可以影響mRNA的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性及翻譯過程。

易基因提供適用于不同科研需求的m5C甲基化測(cè)序技術(shù)：

• 常規(guī)mRNA m5C甲基化測(cè)序（RNA-BS）：
  mRNA分離后首先通過亞硫酸鹽處理，非甲基化的C轉(zhuǎn)變?yōu)閁，m5C修飾的堿基保持不變，結(jié)合高通量測(cè)序，可以對(duì)RNA上的每一個(gè)C堿基修飾進(jìn)行定位與定量。

• 常規(guī)mRNA +lncRNA m5C甲基化測(cè)序（全轉(zhuǎn)錄組RNA-BS）：

易基因科技建立的升級(jí)版m5C RNA甲基化測(cè)序服務(wù)，去除人rRNA后，剩余RNA經(jīng)重亞硫酸鹽處理后，結(jié)合高通量NGS策略，可在全轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)單堿基分辨率地檢測(cè)基因m5C甲基化修飾分布。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

• 高深度：超高深度重亞硫酸鹽處理，檢測(cè)準(zhǔn)確性極高；

• 高通量：結(jié)合高通量NGS，全轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)檢測(cè)；

• 單堿基：?jiǎn)螇A基分辨率，快速檢測(cè)和分析RNA中的m5C。

• 高準(zhǔn)確：精確的檢測(cè)mRNA等每一個(gè)C堿基的的修飾水平。

研究方向：

• 與m6A甲基化類似，m5C甲基化已被證明與腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、代謝性疾病、病毒感染以及個(gè)體發(fā)育等密切相關(guān)。

• 此外，RNA甲基化（m5C）與人類疾病密切相關(guān)，其功能涉及調(diào)控干細(xì)胞應(yīng)激、細(xì)胞毒性應(yīng)激、mRNA出核和植物細(xì)胞發(fā)育及基因表達(dá)等方面。

實(shí)驗(yàn)策略：

易基因科技提供全面的RNA甲基化研究整體解決方案。

參考文獻(xiàn)：

Li M, Tao Z, Zhao Y, Li L, Zheng J, Li Z, Chen X. 5-methylcytosine RNA methyltransferases and their potential roles in cancer. J Transl Med. 2022 May 13;20(1):214.