RNA修飾ac4C的調(diào)控機(jī)制、檢測(cè)方法及其在癌癥中的作用最新研究進(jìn)展
N4-乙酰胞苷（ac4C）是一種高度保守的化學(xué)修飾，廣泛存在于真核和原核生物RNA中，如tRNA、rRNA和mRNA。這種修飾與多種人類疾病顯著相關(guān)，尤其是癌癥，其形成主要依賴于N-乙酰轉(zhuǎn)移酶10（NAT10）（唯一已知ac4C的writer蛋白）的催化活性。本文討論了ac4C的檢測(cè)技術(shù)及其調(diào)控機(jī)制，并總結(jié)了ac4C與腫瘤發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后和藥物治療的相關(guān)性。此外還對(duì)早期腫瘤診斷和預(yù)后預(yù)測(cè)的新生物標(biāo)志物以及腫瘤治療的新靶點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)論。
ac4C的調(diào)控機(jī)制
由于ac4C是一種新發(fā)現(xiàn)的RNA修飾，其形成和作用機(jī)制尚未被充分探索。到目前為止，只發(fā)現(xiàn)了一種ac4C的writer蛋白，而eraser和reader蛋白仍然未知。唯一已知的ac4C writer蛋白NAT10促進(jìn)RNA中ac4C殘基的形成機(jī)制還有待研究。
調(diào)控因子
調(diào)節(jié)RNA中ac4C的eraser和reader蛋白尚未被發(fā)現(xiàn)。ac4C writer蛋白NAT10最早在2003年被報(bào)道，并被揭示具有組蛋白乙�；钚�。NAT10是一種RNA乙酰轉(zhuǎn)移酶，能夠催化RNA中ATP依賴性乙酰化形成，是唯一已知的ac4C writer蛋白。NAT10屬于G蛋白亞基α轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白（GNAT）超家族的N-乙酰轉(zhuǎn)移酶，可催化組蛋白和非組蛋白蛋白的乙�；AT10蛋白包含一個(gè)乙酰酶結(jié)構(gòu)域和一個(gè)RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，使其能夠在各種轉(zhuǎn)錄本（如18S rRNA、tRNA和mRNA）中催化ac4C形成。該催化過程會(huì)消耗乙酰輔酶A和ATP，在某些情況下（如tRNA中ac4C形成）需要THUMPD1接頭蛋白的協(xié)助。此外，ac4C形成還需要snoRNA的反義序列與靶序列結(jié)合。而mRNA中ac4C形成所需的輔因子尚未被發(fā)現(xiàn)，以及各種RNA中的ac4C位點(diǎn)是否可以去乙�；匀晃粗�
ac4C位點(diǎn)分布及其對(duì)RNA的影響
N4-乙酰胞苷修飾在RNA中含量豐富，并在tRNA、mRNA和rRNA中富集（圖1）。它于1966年首次在酵母tRNA中被發(fā)現(xiàn)，于1978年在rRNA中被發(fā)現(xiàn)。這種修飾位于tRNAMet的擺動(dòng)堿基和tRNASer及tRNALeu的D臂上。NAT10 writer蛋白介導(dǎo)哺乳動(dòng)物18S rRNA的1842和1337核苷酸上的ac4C修飾。在萌發(fā)的Schizomyces sp.和人類結(jié)直腸癌HCT 116細(xì)胞中，18S rRNA包含兩個(gè)ac4C位點(diǎn)，第一個(gè)位于螺旋34，主要促進(jìn)維持翻譯的準(zhǔn)確性；另一個(gè)位于螺旋45，在tRNA中形成的ac4C位點(diǎn)提高了蛋白質(zhì)翻譯的保真度，并維持生物體耐熱性，而在rRNA中的修飾則增強(qiáng)了蛋白質(zhì)翻譯的準(zhǔn)確性。
大部分早期研究主要集中在定義tRNA和rRNA中的ac4C修飾，而近年來，研究的重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到mRNA中的ac4C上。mRNA在其polyA尾巴附近的編碼序列中ac4C殘基富集，這些殘基的豐度從基因轉(zhuǎn)錄的5′端向3′端逐漸減少。富含ac4C的mRNA具有更長(zhǎng)的半衰期。對(duì)ac4C peaks密碼子組成的生物信息學(xué)分析表明，在擺動(dòng)位點(diǎn)中胞嘧啶強(qiáng)富集。mRNA編碼序列中ac4C的存在強(qiáng)刺激了翻譯延伸，而5′非翻譯區(qū)（UTR）中的修飾則調(diào)控翻譯啟動(dòng)。破壞NAT10活性會(huì)消除mRNA定位位點(diǎn)的ac4C，揭示了乙�；饔锰岣吡薽RNA的穩(wěn)定性和翻譯效率。
NAT10酶調(diào)控脂肪酸代謝
NAT10酶調(diào)控脂肪酸（fatty acid，F(xiàn)A）代謝，這一點(diǎn)在癌細(xì)胞的增殖和存活中尤為重要。NAT10缺失的癌細(xì)胞表現(xiàn)出增殖和存活率降低，促使科研人員進(jìn)一步探究背后的原因。越來越多的證據(jù)表明，脂肪酸代謝在轉(zhuǎn)移和治療抗性中扮演著至關(guān)重要的角色。因此，探索FA代謝信號(hào)通路對(duì)于癌癥的研究和治療至關(guān)重要。轉(zhuǎn)錄組分析揭示了NAT10調(diào)控許多與FA代謝相關(guān)的基因，包括ELOVL脂肪酸延伸酶6（ELOVL6）、短鏈/支鏈酰基輔酶A脫氫酶（ACADSB）、乙酰輔酶A乙酰轉(zhuǎn)移酶1（ACAT1）以及長(zhǎng)鏈�；o酶A合成酶家族成員1、3和4（ACSL1、3和4）。此外，NAT10通過催化ac4C形成，提高FA代謝基因的mRNA穩(wěn)定性，從而調(diào)控FA代謝（圖2）。研究ac4C對(duì)棕櫚酸驅(qū)動(dòng)的脂質(zhì)積累的影響結(jié)果表明，NAT10以ac4C依賴性方式調(diào)控癌細(xì)胞中棕櫚酸驅(qū)動(dòng)的FA代謝。乙酰輔酶A是NAT10催化的RNA乙�；饔玫牡孜�，并作為FA代謝通路中的核心分子參與FA代謝。這些發(fā)現(xiàn)表明，NAT10參與脂質(zhì)積累和FA代謝，強(qiáng)調(diào)了在癌癥的背景下探索其機(jī)制的必要性。
圖2：NAT10參與脂肪酸代謝
癌細(xì)胞的生長(zhǎng)和增殖需要生物分子，包括核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。例如，脂質(zhì)如三酰甘油、膽固醇、二酰甘油和磷脂，對(duì)健康細(xì)胞和癌細(xì)胞的能量供應(yīng)和膜結(jié)構(gòu)完整性有所功能，并在各種生物過程中作為信號(hào)分子發(fā)揮作用。NAT10缺失的癌細(xì)胞特征是細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖減少，這可能與NAT10缺失導(dǎo)致這些細(xì)胞中FA代謝相關(guān)基因的ac4C修飾形成減少有關(guān)，從而導(dǎo)致脂質(zhì)水平下降。細(xì)胞增殖依賴于FA代謝基因，NAT10在癌細(xì)胞中的枯竭引發(fā)FA代謝功能障礙，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
ac4C檢測(cè)技術(shù)
由于ac4C修飾不影響互補(bǔ)的CG堿基對(duì)，在常規(guī)RNA測(cè)序中無(wú)法檢測(cè)到。為此，科學(xué)家們開發(fā)了多種檢測(cè)ac4C RNA的方法（表1），例如高效液相色譜（HPLC）和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS），用于ac4C RNA的定性和定量檢測(cè)。還開發(fā)了一種名為乙�；疪NA免疫沉淀測(cè)序（acRIP-seq）的高通量方法，該方法使用靶向ac4C RNA的特異性抗體來獲取精確的序列信息。N4-乙酰胞苷測(cè)序（ac4C-seq）是另一種化學(xué)輔助測(cè)序方法，它使用硼氫化物將ac4C還原為N4-乙酰-3,4,5,6-四氫胞嘧啶，并通過對(duì)隨后逆轉(zhuǎn)錄中由N4-乙酰-3,4,5,6-四氫胞嘧啶引起的突變位置以確定ac4C RNA位點(diǎn)。此外還有如PACES和機(jī)器學(xué)習(xí)模型XG-ac4C，用于預(yù)測(cè)mRNA中的ac4C位點(diǎn)。
表1：ac4C檢測(cè)技術(shù)總結(jié)
基于高效液相色譜法（HPLC）
高效液相色譜法（HPLC）是一種用于分離和鑒定混合物中各個(gè)組分的分析技術(shù)�；谥V法（column chromatography）的基本原理，HPLC能夠?qū)NA酶解獲得的普通核苷和修飾核苷分離出來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)RNA中不同修飾核苷酸的檢測(cè)和分析。反相高效液相色譜（RP-HPLC）是一種基于液相色譜技術(shù)的分離方法，它利用不同化合物在反相固定相上的親水性差異進(jìn)行分離，是檢測(cè)修飾核苷酸的敏感且有效的方法。在綠豆核酸酶保護(hù)實(shí)驗(yàn)中使用RP-HPLC來鑒定真核rRNA中螺旋34的ac4C位點(diǎn)，揭示了酵母小核仁RNA（snoRNA）負(fù)責(zé)介導(dǎo)rRNA乙酰化。
盡管HPLC能夠鑒定RNA中的多種修飾核苷酸，但它需要大量的溶劑進(jìn)行分離，并且不能對(duì)具有相似保留時(shí)間的核苷酸進(jìn)行定性和定量分析。此外，基于HPLC的方法無(wú)法放大信號(hào)，導(dǎo)致靈敏度有限。2008年，Damien等人建立了分子印跡固相萃�。∕ISPE）技術(shù)，用于從尿液中提取嘧啶，提高了隨后檢測(cè)中HPLC結(jié)果的靈敏度。然而，由于MISPE需要在pH=10的條件下處理樣本，導(dǎo)致ac4C在堿性條件下水解為C，阻礙ac4C分析。
基于液相色譜-質(zhì)譜法
液相色譜-質(zhì)譜（LC-MS）是液相色譜（LC）與質(zhì)譜（MS）的結(jié)合體，它通過在高效液相色譜中離子化樣品，根據(jù)離子的質(zhì)荷比進(jìn)行分離，然后使用質(zhì)譜檢測(cè)每個(gè)離子譜峰的分子量信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的分析。LC-MS可以用于翻譯后蛋白質(zhì)修飾和轉(zhuǎn)錄后非編碼RNA的修飾。例如，Tardu等人嘗試使用已建立的HPLC串聯(lián)質(zhì)譜方法，通過使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來同時(shí)以高精度、高靈敏度和高選擇性檢測(cè)酵母mRNA中可能存在的核苷酸變體。然而，這種方法過程復(fù)雜，并且需要對(duì)RNA樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理。
基于抗體富集方法
基于抗體的方法使用靶向ac4C抗體來檢測(cè)RNA序列中的ac4C，通過沉淀修飾過的RNA通過深度測(cè)序來鑒定。這些技術(shù)具有信號(hào)放大的優(yōu)勢(shì)，并已用于檢測(cè)人類和病毒mRNA中的ac4C。2018年，Arango等人使用乙酰化RNA免疫沉淀測(cè)序（acRIP-seq）技術(shù)富集人類mRNA中的ac4C位點(diǎn)，這是首次在4000多個(gè)區(qū)域中鑒定出這些位點(diǎn)，并揭示其與翻譯起始、mRNA定位和翻譯抑制調(diào)控相關(guān)。這項(xiàng)技術(shù)（圖3A）基于抗體特異性結(jié)合RNA樣本中ac4C殘基的原理，樣本被處理成較小的RNA片段，并與ac4C抗體或同源單克隆IgG對(duì)照混合進(jìn)行免疫沉淀；隨后進(jìn)行高通量測(cè)序以鑒定發(fā)生乙�；腞NA區(qū)域。盡管這種方法產(chǎn)生了數(shù)千個(gè)富集ac4C的轉(zhuǎn)錄區(qū)域，但reads結(jié)果可能受到mRNA和抗體親和力的影響。
圖3：用于檢測(cè)RNA ac4C 修飾的兩種方法。A. 基于抗體方法；B. 基于硼氫化物還原法
硼氫化物還原法
由于ac4C修飾中吡啶環(huán)的電子密度顯著低于胞嘧啶，因此ac4C容易被硼烷還原。同時(shí)ac4C也容易在堿性條件下發(fā)生去乙酰化�；赼c4C的這些化學(xué)特性，研究人員開發(fā)了一種稱為ac4C-seq的新檢測(cè)方法。2018年，Thomas等人使用硼氫化物還原法在單堿基分辨率下檢測(cè)18S rRNA中的ac4C。在這種方法中，氰化硼氫化鈉在酸性條件下將ac4C還原為N4-乙酰-3,4,5,6-四氫胞嘧啶（圖3B）。在逆轉(zhuǎn)錄過程中，被還原的堿基被誤讀為U而不是C，使得后續(xù)cDNA測(cè)序（ac4C-seq）中可以在ac4C位點(diǎn)觀察到C到T突變。然而，這種反應(yīng)的選擇性較低，因?yàn)闅浠镆部梢赃�原包含其他電子缺失雜環(huán)的堿基修飾。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)，結(jié)合不穩(wěn)定ac4C的水解特性，以更高準(zhǔn)確性確定ac4C位點(diǎn)。
ac4C-seq相較于其他方法的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠在核苷酸分辨率下定量檢測(cè)ac4C，并且適用于檢測(cè)ac4C反應(yīng)動(dòng)態(tài)。其靈敏度主要取決于ac4C的化學(xué)計(jì)量比和測(cè)序深度，理論上可以通過使用抗體預(yù)富集含ac4C的RNA樣本來提高。然而，它的最大局限性在于它完全依賴于C到T檢測(cè)，可能會(huì)在測(cè)序過程中低估RNA上修飾的豐度。
預(yù)測(cè)ac4C位點(diǎn)的計(jì)算方法
盡管人類轉(zhuǎn)錄組中ac4C修飾分布廣泛，但使用前述方法只檢測(cè)到少數(shù)帶有修飾序列的轉(zhuǎn)錄本。Zhao等人開發(fā)了一種名為PACES的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的ac4C預(yù)測(cè)器，有助于挖掘用于input的人類mRNA乙�；蛄�。PACES在motif水平上進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過結(jié)合特定位點(diǎn)的二核苷酸序列譜（PSDSP）和K-核苷酸頻率（KNF）獲取序列特征。盡管這種方法在交叉驗(yàn)證和獨(dú)立基準(zhǔn)測(cè)試中預(yù)測(cè)ac4C位點(diǎn)方面表現(xiàn)出良好的性能，但它有一些局限性。首先，由于高通量檢測(cè)鑒定ac4C修飾的分辨率有限，PACES只預(yù)測(cè)可能發(fā)生乙酰化的motif，而不是確切位點(diǎn)。其次，重復(fù)的CXX motif仍然不清楚。第三，由于可用數(shù)據(jù)有限，PACES無(wú)法預(yù)測(cè)不同組織或物種。
此外，Alam等人提出了一個(gè)名為XG-ac4C的計(jì)算模型，該模型基于XGboost算法來確定mRNA中的ac4C修飾位點(diǎn)。對(duì)XG-ac4C模型的評(píng)估表明，它在交叉驗(yàn)證和獨(dú)立測(cè)試中的性能優(yōu)于最先進(jìn)的方法。
ac4C在癌癥中的作用
癌癥是一種嚴(yán)重威脅人類健康的疾病，其發(fā)展進(jìn)程與RNA ac4C修飾形成有關(guān)。NAT10 writer蛋白在腫瘤組織中高表達(dá)，催化多種與癌癥相關(guān)的基因編碼RNA ac4C殘基形成，從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展（表2）。因此，未來關(guān)于ac4C修飾相關(guān)作用研究應(yīng)該揭示其在腫瘤進(jìn)展中的機(jī)制，以提供早期腫瘤診斷和治療的新思路和方法。新的治療方法可能會(huì)提高癌癥患者的生存率和生活質(zhì)量。
表2：ac4C修飾致癌基因在癌癥中的功能
結(jié)直腸癌（Colon cancer）
結(jié)直腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，也是全球癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一，30%~50%的結(jié)直腸癌患者在治療后5年內(nèi)出現(xiàn)復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移或死亡。盡管近年來結(jié)直腸癌的篩查和治療策略有所改善，但晚期結(jié)直腸癌患者的預(yù)后仍然不佳，主要是因?yàn)榧膊〉姆肿訖C(jī)制仍然不清楚。因此，研究這些機(jī)制對(duì)于發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)結(jié)直腸癌發(fā)生或改善患者預(yù)后的有效靶向治療策略非常必要。
Zheng等人通過慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)建立了NAT10敲低和過表達(dá)細(xì)胞系，以研究NAT10在結(jié)直腸癌中的作用。研究結(jié)果表明NAT10水平與細(xì)胞增殖顯著相關(guān)；敲低該蛋白顯著抑制細(xì)胞增殖。其他研究表明NAT10促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖，且增強(qiáng)結(jié)直腸癌細(xì)胞進(jìn)展的機(jī)制在細(xì)胞周期的G0/G1至G2/M期活化。此外，NAT10參與結(jié)直腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移；下調(diào)NAT10可抑制細(xì)胞遷移并減少侵襲性癌細(xì)胞數(shù)量�？傊琋AT10在結(jié)直腸癌中表達(dá)上調(diào)，并與預(yù)后不良相關(guān)。
為進(jìn)一步探索NAT10促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的潛在分子機(jī)制，Zheng等人進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明在NAT10敲低細(xì)胞中，鐵死亡抑制蛋白1（FSP1）表達(dá)失調(diào)。Dalhat等人探討了NAT10和FSP1蛋白之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)NAT10通過FSP1在癌細(xì)胞中作為鐵死亡通路的表觀遺傳轉(zhuǎn)錄組調(diào)控因子。實(shí)時(shí)熒光定量PCR和Western blotting證實(shí)，在NAT10過表達(dá)細(xì)胞中FSP1表達(dá)增加，而在NAT10敲低細(xì)胞中減少。此外，ac4C乙酰化的FSP1 mRNA的水平在NAT10敲低細(xì)胞中持續(xù)下降，但在過表達(dá)細(xì)胞中上升，與蛋白表達(dá)一致�？偨Y(jié)來說，NAT10通過催化FSP1 mRNA中的ac4C形成來增強(qiáng)其在結(jié)直腸癌細(xì)胞中的穩(wěn)定性，從而上調(diào)FSP1表達(dá)。FSP1蛋白是一種谷胱甘肽非依賴性鐵死亡抑制劑。NAT10敲低細(xì)胞還表現(xiàn)出增強(qiáng)的GSH消耗和增加的脂質(zhì)活性氧、鐵離子和丙二醛水平。此外，這些細(xì)胞的透射電子顯微鏡觀察顯示線粒體基質(zhì)凝聚并形成擴(kuò)大的嵴，表明敲低NAT10在結(jié)直腸癌細(xì)胞中誘導(dǎo)鐵死亡。Ferrostatin-1是一種合成抑制劑，可抑制鐵死亡所需的脂質(zhì)過氧化。Ferrostatin-1抑制的鐵死亡不影響載體對(duì)照細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，但在NAT10敲低細(xì)胞中增加了這兩個(gè)過程。
這些研究表明，抑制鐵死亡可以逆轉(zhuǎn)NAT10下調(diào)介導(dǎo)的結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移抑制�？偨Y(jié)來說，NAT10通過催化FSP1 mRNA ac4C形成來增強(qiáng)FSP1 mRNA穩(wěn)定性，從而上調(diào)FSP1表達(dá)。FSP1表達(dá)上調(diào)反過來抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的鐵死亡，促進(jìn)了其增殖和轉(zhuǎn)移（圖4A）。
圖4：NAT10參與腫瘤進(jìn)展的相關(guān)機(jī)制。
A. NAT10介導(dǎo)的FSP1 mRNA ac4C參與結(jié)直腸癌進(jìn)展。
B. NAT10介導(dǎo)的HNRNPUL1 mRNA ac4C參與宮頸癌進(jìn)展。
子宮頸癌（Cervical cancer）
宮頸癌是生殖系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，也是女性中發(fā)病率和死亡率最高的癌癥之一。近年來，這種疾病在年輕女性中的發(fā)病率有所上升，人乳頭瘤病毒（HPV）感染是其最重要的危險(xiǎn)因素。但并非所有HPV感染患者都會(huì)發(fā)展成宮頸癌，表明HPV感染不足以導(dǎo)致疾病的發(fā)生。實(shí)際上，表觀遺傳事件可能是疾病發(fā)生所必需的。由于宮頸細(xì)胞學(xué)篩查的廣泛使用，可以在早期發(fā)現(xiàn)和治療，近幾十年來宮頸癌的發(fā)病率和死亡率顯著下降。然而，由于各種治療方法（手術(shù)、放療、化療、免疫治療等）對(duì)晚期或復(fù)發(fā)宮頸癌患者的臨床效果較低，這些患者的預(yù)后仍然不佳。因此，研究宮頸癌的分子機(jī)制和尋找新的生物標(biāo)志物對(duì)提高患者生存率至關(guān)重要。
Long等人通過轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，NAT10在宮頸癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，敲除NAT10可以抑制其增殖、侵襲和遷移。異種移植模型證實(shí)了NAT10的致癌功能。最近的證據(jù)表明，NAT10在宮頸癌中的標(biāo)靶是異質(zhì)核糖核蛋白U樣1（HNRNPUL1）。NAT10蛋白通過催化ac4C形成并增加HNRNPUL1 mRNA的穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)宮頸癌細(xì)胞中HNRNPUL1表達(dá)�？傊琋AT10通過ac4C修飾增強(qiáng)HNRNPUL1 mRNA的穩(wěn)定性，促進(jìn)宮頸癌發(fā)展（圖4B）。
采用數(shù)據(jù)庫(kù)分析方法研究NAT10與宮頸癌細(xì)胞惡性行為之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明，NAT10高表達(dá)與宮頸癌患者的不良預(yù)后相關(guān)。這些細(xì)胞中NAT10過表達(dá)可以提高其生長(zhǎng)和增殖，并促進(jìn)侵襲和遷移。生物信息學(xué)分析顯示，盤狀蛋白結(jié)構(gòu)域受體酪氨酸激酶1（DDR1）可能是NAT10的下游靶基因。Western blotting和RT-qPCR結(jié)果揭示NAT10過表達(dá)顯著上調(diào)DDR1蛋白和mRNA水平，表明NAT10通過催化DDR1 mRNA中的ac4C來增加DDR1表達(dá)。因此，NAT10通過乙酰化提高DDR1 mRNA穩(wěn)定性，促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、侵襲和遷移。
胃癌（GC）
GC是消化系統(tǒng)中常見的惡性腫瘤，也是全球癌癥相關(guān)死亡的第四大原因。這種疾病通常由幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）感染引起。早期胃癌患者在手術(shù)治療和輔助療法后病情有顯著改善，5年生存率超過90%。然而，晚期疾病患者的預(yù)后仍然較差，5年生存率不到25%。因此，了解潛在的機(jī)制并開發(fā)新的靶向治療方案對(duì)于改善胃癌患者的臨床預(yù)后非常必要。
Deng等人研究了ac4C修飾與胃癌發(fā)生之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)與健康細(xì)胞相比，GC細(xì)胞中NAT10顯著上調(diào)。幽門螺桿菌感染有助于NAT10誘導(dǎo)，通過MDM2原癌基因（MDM2）調(diào)節(jié)p53穩(wěn)定性。NAT10酶催化MDM2 mRNA中的ac4C形成，提高其穩(wěn)定性和過表達(dá)。MDM2表達(dá)增強(qiáng)會(huì)降解p53，促進(jìn)胃癌發(fā)生（圖5A）。在人類胃癌AGS細(xì)胞中敲除NAT10可減少總RNA和mRNA的ac4C修飾，并抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲。此外，細(xì)胞還會(huì)經(jīng)歷顯著的G2/M細(xì)胞周期停滯和凋亡。當(dāng)細(xì)胞用NAT10抑制劑Remodelin處理時(shí)，這些NAT10效應(yīng)被逆轉(zhuǎn)，表明其抗胃癌活性。
B. LINC00623 lncRNA-NAT10信號(hào)軸促進(jìn)胰腺癌進(jìn)展。
在胃癌（GC）中，NAT10過表達(dá)還通過ac4C形成來上調(diào)V型膠原蛋白α1鏈（COL5A1），促進(jìn)胃癌的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和轉(zhuǎn)移。Zhang等人進(jìn)行體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)以研究NAT10與胃癌惡性轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明NAT10表達(dá)下調(diào)抑制胃癌細(xì)胞遷移，而NAT10過表達(dá)則增強(qiáng)胃癌細(xì)胞遷移。研究還使用Western blotting、RT-qPCR和免疫熒光證實(shí)了NAT10促進(jìn)胃癌細(xì)胞中EMT進(jìn)展。
胰腺癌（Pancreatic cancer）
胰腺癌是一種高度惡性的腫瘤，是世界上癌癥死亡的第七大原因。治療胰腺癌面臨許多挑戰(zhàn)，主要源于晚期診斷和治療抗性。盡管手術(shù)有潛力治愈胰腺癌，但通常需要聯(lián)合治療干預(yù)，其不良反應(yīng)經(jīng)常嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。因此，開發(fā)具有高特異性和敏感性的新診斷方法和治療策略是當(dāng)前研究工作的重點(diǎn)。
Xu等人收集了胰腺癌組織的基因組數(shù)據(jù)，并構(gòu)建NAT10亞組表型，以評(píng)估NAT10水平與胰腺癌患者的臨床病理特征之間的關(guān)聯(lián)。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)NAT10參與疾病的臨床結(jié)果以及腫瘤組織浸潤(rùn)、藥物抗性、遷移和克隆形成潛力。他們指出胰腺癌組織表現(xiàn)出異常增加的NAT10表達(dá)，并且異常表達(dá)的患者預(yù)后較差。此外，他們還展示了癌細(xì)胞組織中AKT絲氨酸/蘇氨酸激酶（AKT）的激活與細(xì)胞增殖正相關(guān)。因此，異常的NAT10表達(dá)可能通過觸發(fā)PI3K-AKT通路促進(jìn)胰腺癌的惡性增殖。NAT10異常表達(dá)還促進(jìn)TGF-β信號(hào)和血管生成，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。使用兩種siRNA敲低NAT10可以減少胰腺癌細(xì)胞的集落形成和遷移能力。吉西他濱是不可切除的局部晚期或轉(zhuǎn)移性胰腺癌的一線治療方案。Xu等人研究結(jié)果揭示NAT10高表達(dá)會(huì)增加胰腺癌細(xì)胞對(duì)吉西他濱治療的抗性。這項(xiàng)研究得出結(jié)論，NAT10通過介導(dǎo)mRNA中ac4C修飾形成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移和吉西他濱抗性。總之，NAT10下調(diào)抑制胰腺癌細(xì)胞的遷移和克隆形成能力，并減少其對(duì)吉西他濱的抗性，這可能是胰腺癌治療的潛在靶點(diǎn)。
Feng等人鑒定出一種新的長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）LINC00623，并驗(yàn)證其在胰腺癌患者的診斷價(jià)值。研究表明LINC00623 lncRNA在體內(nèi)外促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的腫瘤發(fā)生性和遷移。從機(jī)制上講，LINC00623 lncRNA在腫瘤組織中上調(diào)并與NAT10結(jié)合，招募泛素特異性肽酶39（USP39）以抑制NAT10泛素化依賴性降解，從而促進(jìn)mRNA中ac4C修飾形成，增強(qiáng)基因表達(dá)并導(dǎo)致腫瘤發(fā)生（圖5B）。研究團(tuán)隊(duì)還揭示了抑制因子ASO-LINC00623可以抑制LINC00623 lncRNA表達(dá)，并顯著減少胰腺癌細(xì)胞的增殖和EMT，表明其作為胰腺癌治療的巨大潛力�？偟膩碚f，這些數(shù)據(jù)表明LINC00623 lncRNA是胰腺癌的潛在治療靶點(diǎn)。
膀胱癌（Bladder cancer）
膀胱癌（BLCA）是泌尿系統(tǒng)中常見的惡性腫瘤。每年約有55萬(wàn)新發(fā)病例，使其成為全球第12位最常見的惡性腫瘤。BLCA發(fā)病率每年都在增加，而且治療完全切除后的復(fù)發(fā)和晚期疾病仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。因此，迫切需要識(shí)別生物標(biāo)志物和有效治療策略。
與健康組織相比，BLCA組織中的NAT10表達(dá)顯著較低。NAT10水平與腫瘤侵襲性呈正相關(guān)，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的NAT10蛋白水平較高。NAT10表達(dá)水平較低的患者的整體生存率高于表達(dá)水平較高的患者，這表明NAT10表達(dá)可以預(yù)測(cè)BLCA預(yù)后�？筃AT10及其基因敲除可以延緩BLCA進(jìn)展，以NAT10為靶點(diǎn)可能是BLCA治療的新策略。此外，BLCA組織中NAT10高表達(dá)可能是預(yù)后不良的預(yù)測(cè)指標(biāo)。
Wang等人發(fā)現(xiàn)NAT10在BLCA組織中高表達(dá)，并通過催化靶轉(zhuǎn)錄本中的ac4C修飾促進(jìn)腫瘤增殖和遷移。研究小組使用全轉(zhuǎn)錄組acRIP-seq研究了NAT10定位和特定修飾中ac4C修飾的下游基因。鑒定出NAT10直接與3個(gè)富含ac4C的靶標(biāo)相結(jié)合：BCL9樣蛋白（BCL9L）、SRY盒轉(zhuǎn)錄因子4（SOX4）和AKT1。在敲除NAT10后，這些靶標(biāo)表達(dá)顯著降低，表明NAT10增強(qiáng)其表達(dá)。此外，NAT10通過乙�；掠伟袠�(biāo)在體內(nèi)促進(jìn)增殖和腫瘤形成。例如BCL9L與腫瘤侵襲性、遷移能力、細(xì)胞多形性和腫瘤進(jìn)展呈正相關(guān)。BCL9L低表達(dá)患者生存時(shí)間顯著大于高表達(dá)患者，表明該基因可能作為BLCA預(yù)后指標(biāo)。SOX4表達(dá)與腫瘤侵襲能力呈正相關(guān)，SOX4高表達(dá)患者更有可能發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。早期BLCA患者SOX4水平較低，晚期較高，表明SOX4高表達(dá)與較差預(yù)后密切相關(guān)。AKT1表達(dá)也與腫瘤侵襲和遷移有關(guān)。
食管癌（Esophageal cancer）
食管癌是一種高侵襲性的惡性腫瘤，每年導(dǎo)致40萬(wàn)人死亡，是世界上第八大常見癌癥�；加羞@種疾病的患者死亡率高，預(yù)后差。最近的臨床試驗(yàn)表明，晚期疾病患者可以從吉非替尼治療中受益，但其響應(yīng)率較低。研究食管癌發(fā)展和藥物抗性的分子機(jī)制，并制定有效的治療策略至關(guān)重要。
Yu等人使用一種分析核苷酸分辨率的ac4C位點(diǎn)的方法，來確定長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）是否含有ac4C修飾。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)NAT10在CTC-490G23.2 lncRNA中催化ac4C形成，誘導(dǎo)原發(fā)性食管癌和轉(zhuǎn)移組織中的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。還證明CTC-490G23.2 lncRNA與腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)。從機(jī)制上講，該轉(zhuǎn)錄本促進(jìn)CD44 pre-mRNA與多嘧啶軌跡結(jié)合蛋白1（PTBP1）結(jié)合，將pre-mRNA剪接從常見的變體異構(gòu)體（CD44s-CD44v）轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤相關(guān)變體異構(gòu)體。因此，腫瘤相關(guān)變體異構(gòu)體CD44v與肌動(dòng)蛋白結(jié)合并增加其穩(wěn)定性，表明CTC-490G23.2 lncRNA過表達(dá)刺激了癌細(xì)胞中的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）。由于CTC-490G23.2 lncRNA和CD44v mRNA的高表達(dá)與較差的預(yù)后相關(guān)，這些轉(zhuǎn)錄本可能是食管癌的預(yù)后生物標(biāo)志物。此外，反義寡核苷酸（ASOs）靶向CTC-490G23.2 lncRNA顯著抑制癌癥轉(zhuǎn)移。這些發(fā)現(xiàn)將加深對(duì)lncRNA ac4C修飾的理解，并為開發(fā)新的治療策略提供有效的治療策略。
Wei等人進(jìn)行了多項(xiàng)研究以驗(yàn)證NAT10參與食管癌的發(fā)生和發(fā)展。該團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果表明，NAT10在食管癌組織中過表達(dá)，并與疾病預(yù)后相關(guān)。此外，NAT10缺失會(huì)減少對(duì)最佳mRNA翻譯效率至關(guān)重要的ac4C修飾tRNA庫(kù)。研究進(jìn)一步確定表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）蛋白是NAT10的下游靶標(biāo)，促進(jìn)其致癌功能。吉非替尼是一種EGFR抑制劑，可以提高晚期食管癌患者的存活率。然而由于藥物抗性，其作為二線治療的廣泛臨床應(yīng)用受到抑制。Wei等人發(fā)現(xiàn)NAT10促進(jìn)食管癌細(xì)胞對(duì)吉非替尼治療的抗性。NAT10缺失和吉非替尼治療協(xié)同抑制癌細(xì)胞侵襲和遷移，表明這種方法可減緩吉非替尼抗性，并為開發(fā)有效的癌癥治療策略提供了新的見解。
肝細(xì)胞癌（Hepatocellular carcinoma）
肝細(xì)胞癌（HCC）是肝癌中占比最高的一種亞型，占原發(fā)性肝癌病例的90%。在中國(guó)，HCC患者的五年生存率僅為12%，這種疾病通常由多種風(fēng)險(xiǎn)因素引起，尤其是乙型肝炎病毒感染。HCC一線治療包括放療、化療、手術(shù)切除和肝移植。然而由于HCC具有復(fù)雜的病理機(jī)制、快速增殖、廣泛侵襲和轉(zhuǎn)移，患者從治療中獲益有限，并且容易復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致預(yù)后較差。因此，發(fā)現(xiàn)新的HCC生物標(biāo)志物用于早期診斷，以及探索HCC發(fā)生和發(fā)展的分子機(jī)制，對(duì)于改善癌癥預(yù)后非常必要。
Liu等人建立了一個(gè)ac4C評(píng)分模型來研究ac4C mRNA修飾在HCC發(fā)展和進(jìn)展中的作用。研究團(tuán)隊(duì)鑒定了腫瘤和健康組織之間差異表達(dá)基因，并選擇了3個(gè)基因來構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)模型（ac4C評(píng)分）：XV型膠原蛋白α1鏈（COL15A1）、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G6PD）和腫瘤蛋白p53誘導(dǎo)蛋白3（TP53I3）。該模型將患者分為兩個(gè)具有不同預(yù)后的組。研究團(tuán)隊(duì)使用生物信息學(xué)工具來確認(rèn)ac4C評(píng)分與腫瘤干性或腫瘤微環(huán)境浸潤(rùn)之間的關(guān)系，表明ac4C評(píng)分是預(yù)測(cè)HCC患者預(yù)后的一個(gè)合適生物標(biāo)志物。
三陰性乳腺癌（TNBC）
乳腺癌是女性中最常見的惡性腫瘤，中國(guó)過去幾年的發(fā)病率顯著增加。三陰性乳腺癌（TNBC）為人類表皮生長(zhǎng)因子受體2（HER2）、雌激素和孕激素受體均不表達(dá)（稱為三陰），這導(dǎo)致其高度惡性并加大其治療難度。TNBC患者壽命短、早期復(fù)發(fā)率高、預(yù)后差。TNBC不能從乳腺癌的內(nèi)分泌治療或抗HER2靶向治療中獲益。
Zhang等人收集了TNBC組織樣本，并根據(jù)NAT10表達(dá)對(duì)其進(jìn)行分類，以了解ac4C修飾在TNBC進(jìn)展中的作用，并幫助設(shè)計(jì)新的個(gè)性化治療計(jì)劃和預(yù)后評(píng)估。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在NAT10高表達(dá)和低表達(dá)組之間有703個(gè)lncRNAs差異表達(dá)，其中20個(gè)lncRNAs與疾病預(yù)后相關(guān)。結(jié)果表明，NAT10通過ac4C修飾調(diào)節(jié)lncRNA表達(dá)，影響TNBC預(yù)后。最終，了解lncRNAs的機(jī)制將幫助預(yù)測(cè)TNBC細(xì)胞的藥物靶標(biāo)和藥物敏感性。
易小結(jié)
NAT10蛋白是首個(gè)被證明能夠催化RNA乙酰化的酶。盡管對(duì)NAT10的研究有限，但它揭示了這種酶在多種惡性腫瘤發(fā)展中的關(guān)鍵作用。NAT10通過在多種RNA物種中催化形成ac4C修飾（圖6），參與多種腫瘤進(jìn)展，并且在多種癌癥中過表達(dá)。在結(jié)直腸癌細(xì)胞中，通過FSP1乙�；揎椛险{(diào)FSP1表達(dá)，抑制鐵死亡，但促進(jìn)其轉(zhuǎn)移和增殖。在胰腺癌中，NAT10過表達(dá)通過激活PI3K-AKT通路促進(jìn)惡性細(xì)胞增殖。新發(fā)現(xiàn)的LINC00623 lncRNA與NAT10結(jié)合，促進(jìn)去泛素化酶USP39招募，并減少NAT10泛素化依賴性降解。LINC00623 lncRNA抑制劑（ASO-LINC00623）顯著減少腫瘤負(fù)荷。在膀胱癌（BLCA）中，NAT10過表達(dá)通過乙�；揎桞CL9L、SOX4和AKT1，促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移。在胃癌（GC）中，NAT10過表達(dá)通過乙�；险{(diào)MDM2和COL5A1 mRNA表達(dá)，促進(jìn)胃癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移。在食管癌中，NAT10過表達(dá)通過CTC-490G23.2 lncRNA乙�；M(jìn)一步上調(diào)，促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移。在肝細(xì)胞癌（HCC）和三陰性乳腺癌（TNBC）中NAT10上調(diào)，但其在這些癌癥中的詳細(xì)機(jī)制需要進(jìn)一步研究。在宮頸癌中，NAT10過表達(dá)通過促進(jìn)乙�；T導(dǎo)HNRNPUL1和DDR1 mRNA表達(dá)，增強(qiáng)腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。此外，NAT10在其他未討論的惡性腫瘤中也有異常表達(dá)，如黑色素瘤、上皮性卵巢癌和非小細(xì)胞肺癌。然而，我們沒有討論它在這些癌癥中的生物學(xué)功能和作用，因?yàn)槠湮粗孕枰M(jìn)一步探索。
圖6：本文所述癌癥及其相關(guān)ac4C修飾癌基因總結(jié)圖
ac4C修飾是一種新發(fā)現(xiàn)的RNA修飾，其研究尚不完整。到目前為止，只發(fā)現(xiàn)了一種writer蛋白。Eraser蛋白、reader蛋白和其他writer蛋白是否存在仍有待研究。NAT10催化RNA中ac4C修飾參與腫瘤發(fā)展的具體機(jī)制尚不清楚。其次，一些研究發(fā)現(xiàn)Remodelin在某些癌癥中具有抗癌活性，并可能作為癌癥治療的新靶點(diǎn)。脂肪酸代謝在脂質(zhì)積累中起著至關(guān)重要的作用，脂質(zhì)物質(zhì)對(duì)能量供應(yīng)和膜結(jié)構(gòu)完整性至關(guān)重要。先前的研究表明，NAT10可以介導(dǎo)脂肪酸代謝關(guān)鍵基因的ac4C修飾，調(diào)控基因表達(dá)，并影響脂質(zhì)形成。然而，沒有研究證明這種通路與癌癥進(jìn)展之間的相關(guān)性，這可以作為進(jìn)一步研究的方向。
參考文獻(xiàn)：
Zhang S, Liu Y, Ma X, Gao X, Ru Y, Hu X, Gu X. Recent advances in the potential role of RNA N4-acetylcytidine in cancer progression. Cell Commun Signal. 2024 Jan 17;22(1):49. pii: 10.1186/s12964-023-01417-5. doi: 10.1186/s12964-023-01417-5. PubMed PMID: 38233930.
ac4C的調(diào)控機(jī)制
由于ac4C是一種新發(fā)現(xiàn)的RNA修飾，其形成和作用機(jī)制尚未被充分探索。到目前為止，只發(fā)現(xiàn)了一種ac4C的writer蛋白，而eraser和reader蛋白仍然未知。唯一已知的ac4C writer蛋白NAT10促進(jìn)RNA中ac4C殘基的形成機(jī)制還有待研究。
調(diào)控因子
調(diào)節(jié)RNA中ac4C的eraser和reader蛋白尚未被發(fā)現(xiàn)。ac4C writer蛋白NAT10最早在2003年被報(bào)道，并被揭示具有組蛋白乙�；钚�。NAT10是一種RNA乙酰轉(zhuǎn)移酶，能夠催化RNA中ATP依賴性乙酰化形成，是唯一已知的ac4C writer蛋白。NAT10屬于G蛋白亞基α轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白（GNAT）超家族的N-乙酰轉(zhuǎn)移酶，可催化組蛋白和非組蛋白蛋白的乙�；AT10蛋白包含一個(gè)乙酰酶結(jié)構(gòu)域和一個(gè)RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，使其能夠在各種轉(zhuǎn)錄本（如18S rRNA、tRNA和mRNA）中催化ac4C形成。該催化過程會(huì)消耗乙酰輔酶A和ATP，在某些情況下（如tRNA中ac4C形成）需要THUMPD1接頭蛋白的協(xié)助。此外，ac4C形成還需要snoRNA的反義序列與靶序列結(jié)合。而mRNA中ac4C形成所需的輔因子尚未被發(fā)現(xiàn)，以及各種RNA中的ac4C位點(diǎn)是否可以去乙�；匀晃粗�
ac4C位點(diǎn)分布及其對(duì)RNA的影響
N4-乙酰胞苷修飾在RNA中含量豐富，并在tRNA、mRNA和rRNA中富集（圖1）。它于1966年首次在酵母tRNA中被發(fā)現(xiàn)，于1978年在rRNA中被發(fā)現(xiàn)。這種修飾位于tRNAMet的擺動(dòng)堿基和tRNASer及tRNALeu的D臂上。NAT10 writer蛋白介導(dǎo)哺乳動(dòng)物18S rRNA的1842和1337核苷酸上的ac4C修飾。在萌發(fā)的Schizomyces sp.和人類結(jié)直腸癌HCT 116細(xì)胞中，18S rRNA包含兩個(gè)ac4C位點(diǎn)，第一個(gè)位于螺旋34，主要促進(jìn)維持翻譯的準(zhǔn)確性；另一個(gè)位于螺旋45，在tRNA中形成的ac4C位點(diǎn)提高了蛋白質(zhì)翻譯的保真度，并維持生物體耐熱性，而在rRNA中的修飾則增強(qiáng)了蛋白質(zhì)翻譯的準(zhǔn)確性。
圖1：ac4C修飾在mRNA、tRNA和rRNA中的位點(diǎn)
大部分早期研究主要集中在定義tRNA和rRNA中的ac4C修飾，而近年來，研究的重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到mRNA中的ac4C上。mRNA在其polyA尾巴附近的編碼序列中ac4C殘基富集，這些殘基的豐度從基因轉(zhuǎn)錄的5′端向3′端逐漸減少。富含ac4C的mRNA具有更長(zhǎng)的半衰期。對(duì)ac4C peaks密碼子組成的生物信息學(xué)分析表明，在擺動(dòng)位點(diǎn)中胞嘧啶強(qiáng)富集。mRNA編碼序列中ac4C的存在強(qiáng)刺激了翻譯延伸，而5′非翻譯區(qū)（UTR）中的修飾則調(diào)控翻譯啟動(dòng)。破壞NAT10活性會(huì)消除mRNA定位位點(diǎn)的ac4C，揭示了乙�；饔锰岣吡薽RNA的穩(wěn)定性和翻譯效率。
NAT10酶調(diào)控脂肪酸代謝
NAT10酶調(diào)控脂肪酸（fatty acid，F(xiàn)A）代謝，這一點(diǎn)在癌細(xì)胞的增殖和存活中尤為重要。NAT10缺失的癌細(xì)胞表現(xiàn)出增殖和存活率降低，促使科研人員進(jìn)一步探究背后的原因。越來越多的證據(jù)表明，脂肪酸代謝在轉(zhuǎn)移和治療抗性中扮演著至關(guān)重要的角色。因此，探索FA代謝信號(hào)通路對(duì)于癌癥的研究和治療至關(guān)重要。轉(zhuǎn)錄組分析揭示了NAT10調(diào)控許多與FA代謝相關(guān)的基因，包括ELOVL脂肪酸延伸酶6（ELOVL6）、短鏈/支鏈酰基輔酶A脫氫酶（ACADSB）、乙酰輔酶A乙酰轉(zhuǎn)移酶1（ACAT1）以及長(zhǎng)鏈�；o酶A合成酶家族成員1、3和4（ACSL1、3和4）。此外，NAT10通過催化ac4C形成，提高FA代謝基因的mRNA穩(wěn)定性，從而調(diào)控FA代謝（圖2）。研究ac4C對(duì)棕櫚酸驅(qū)動(dòng)的脂質(zhì)積累的影響結(jié)果表明，NAT10以ac4C依賴性方式調(diào)控癌細(xì)胞中棕櫚酸驅(qū)動(dòng)的FA代謝。乙酰輔酶A是NAT10催化的RNA乙�；饔玫牡孜�，并作為FA代謝通路中的核心分子參與FA代謝。這些發(fā)現(xiàn)表明，NAT10參與脂質(zhì)積累和FA代謝，強(qiáng)調(diào)了在癌癥的背景下探索其機(jī)制的必要性。
圖2：NAT10參與脂肪酸代謝
ac4C檢測(cè)技術(shù)
由于ac4C修飾不影響互補(bǔ)的CG堿基對(duì)，在常規(guī)RNA測(cè)序中無(wú)法檢測(cè)到。為此，科學(xué)家們開發(fā)了多種檢測(cè)ac4C RNA的方法（表1），例如高效液相色譜（HPLC）和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS），用于ac4C RNA的定性和定量檢測(cè)。還開發(fā)了一種名為乙�；疪NA免疫沉淀測(cè)序（acRIP-seq）的高通量方法，該方法使用靶向ac4C RNA的特異性抗體來獲取精確的序列信息。N4-乙酰胞苷測(cè)序（ac4C-seq）是另一種化學(xué)輔助測(cè)序方法，它使用硼氫化物將ac4C還原為N4-乙酰-3,4,5,6-四氫胞嘧啶，并通過對(duì)隨后逆轉(zhuǎn)錄中由N4-乙酰-3,4,5,6-四氫胞嘧啶引起的突變位置以確定ac4C RNA位點(diǎn)。此外還有如PACES和機(jī)器學(xué)習(xí)模型XG-ac4C，用于預(yù)測(cè)mRNA中的ac4C位點(diǎn)。
表1：ac4C檢測(cè)技術(shù)總結(jié)
基于高效液相色譜法（HPLC）
高效液相色譜法（HPLC）是一種用于分離和鑒定混合物中各個(gè)組分的分析技術(shù)�；谥V法（column chromatography）的基本原理，HPLC能夠?qū)NA酶解獲得的普通核苷和修飾核苷分離出來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)RNA中不同修飾核苷酸的檢測(cè)和分析。反相高效液相色譜（RP-HPLC）是一種基于液相色譜技術(shù)的分離方法，它利用不同化合物在反相固定相上的親水性差異進(jìn)行分離，是檢測(cè)修飾核苷酸的敏感且有效的方法。在綠豆核酸酶保護(hù)實(shí)驗(yàn)中使用RP-HPLC來鑒定真核rRNA中螺旋34的ac4C位點(diǎn)，揭示了酵母小核仁RNA（snoRNA）負(fù)責(zé)介導(dǎo)rRNA乙酰化。
盡管HPLC能夠鑒定RNA中的多種修飾核苷酸，但它需要大量的溶劑進(jìn)行分離，并且不能對(duì)具有相似保留時(shí)間的核苷酸進(jìn)行定性和定量分析。此外，基于HPLC的方法無(wú)法放大信號(hào)，導(dǎo)致靈敏度有限。2008年，Damien等人建立了分子印跡固相萃�。∕ISPE）技術(shù)，用于從尿液中提取嘧啶，提高了隨后檢測(cè)中HPLC結(jié)果的靈敏度。然而，由于MISPE需要在pH=10的條件下處理樣本，導(dǎo)致ac4C在堿性條件下水解為C，阻礙ac4C分析。
基于液相色譜-質(zhì)譜法
液相色譜-質(zhì)譜（LC-MS）是液相色譜（LC）與質(zhì)譜（MS）的結(jié)合體，它通過在高效液相色譜中離子化樣品，根據(jù)離子的質(zhì)荷比進(jìn)行分離，然后使用質(zhì)譜檢測(cè)每個(gè)離子譜峰的分子量信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的分析。LC-MS可以用于翻譯后蛋白質(zhì)修飾和轉(zhuǎn)錄后非編碼RNA的修飾。例如，Tardu等人嘗試使用已建立的HPLC串聯(lián)質(zhì)譜方法，通過使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來同時(shí)以高精度、高靈敏度和高選擇性檢測(cè)酵母mRNA中可能存在的核苷酸變體。然而，這種方法過程復(fù)雜，并且需要對(duì)RNA樣品進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理。
基于抗體富集方法
基于抗體的方法使用靶向ac4C抗體來檢測(cè)RNA序列中的ac4C，通過沉淀修飾過的RNA通過深度測(cè)序來鑒定。這些技術(shù)具有信號(hào)放大的優(yōu)勢(shì)，并已用于檢測(cè)人類和病毒mRNA中的ac4C。2018年，Arango等人使用乙酰化RNA免疫沉淀測(cè)序（acRIP-seq）技術(shù)富集人類mRNA中的ac4C位點(diǎn)，這是首次在4000多個(gè)區(qū)域中鑒定出這些位點(diǎn)，并揭示其與翻譯起始、mRNA定位和翻譯抑制調(diào)控相關(guān)。這項(xiàng)技術(shù)（圖3A）基于抗體特異性結(jié)合RNA樣本中ac4C殘基的原理，樣本被處理成較小的RNA片段，并與ac4C抗體或同源單克隆IgG對(duì)照混合進(jìn)行免疫沉淀；隨后進(jìn)行高通量測(cè)序以鑒定發(fā)生乙�；腞NA區(qū)域。盡管這種方法產(chǎn)生了數(shù)千個(gè)富集ac4C的轉(zhuǎn)錄區(qū)域，但reads結(jié)果可能受到mRNA和抗體親和力的影響。
圖3：用于檢測(cè)RNA ac4C 修飾的兩種方法。A. 基于抗體方法；B. 基于硼氫化物還原法
硼氫化物還原法
由于ac4C修飾中吡啶環(huán)的電子密度顯著低于胞嘧啶，因此ac4C容易被硼烷還原。同時(shí)ac4C也容易在堿性條件下發(fā)生去乙酰化�；赼c4C的這些化學(xué)特性，研究人員開發(fā)了一種稱為ac4C-seq的新檢測(cè)方法。2018年，Thomas等人使用硼氫化物還原法在單堿基分辨率下檢測(cè)18S rRNA中的ac4C。在這種方法中，氰化硼氫化鈉在酸性條件下將ac4C還原為N4-乙酰-3,4,5,6-四氫胞嘧啶（圖3B）。在逆轉(zhuǎn)錄過程中，被還原的堿基被誤讀為U而不是C，使得后續(xù)cDNA測(cè)序（ac4C-seq）中可以在ac4C位點(diǎn)觀察到C到T突變。然而，這種反應(yīng)的選擇性較低，因?yàn)闅浠镆部梢赃�原包含其他電子缺失雜環(huán)的堿基修飾。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)，結(jié)合不穩(wěn)定ac4C的水解特性，以更高準(zhǔn)確性確定ac4C位點(diǎn)。
ac4C-seq相較于其他方法的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠在核苷酸分辨率下定量檢測(cè)ac4C，并且適用于檢測(cè)ac4C反應(yīng)動(dòng)態(tài)。其靈敏度主要取決于ac4C的化學(xué)計(jì)量比和測(cè)序深度，理論上可以通過使用抗體預(yù)富集含ac4C的RNA樣本來提高。然而，它的最大局限性在于它完全依賴于C到T檢測(cè)，可能會(huì)在測(cè)序過程中低估RNA上修飾的豐度。
預(yù)測(cè)ac4C位點(diǎn)的計(jì)算方法
盡管人類轉(zhuǎn)錄組中ac4C修飾分布廣泛，但使用前述方法只檢測(cè)到少數(shù)帶有修飾序列的轉(zhuǎn)錄本。Zhao等人開發(fā)了一種名為PACES的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的ac4C預(yù)測(cè)器，有助于挖掘用于input的人類mRNA乙�；蛄�。PACES在motif水平上進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過結(jié)合特定位點(diǎn)的二核苷酸序列譜（PSDSP）和K-核苷酸頻率（KNF）獲取序列特征。盡管這種方法在交叉驗(yàn)證和獨(dú)立基準(zhǔn)測(cè)試中預(yù)測(cè)ac4C位點(diǎn)方面表現(xiàn)出良好的性能，但它有一些局限性。首先，由于高通量檢測(cè)鑒定ac4C修飾的分辨率有限，PACES只預(yù)測(cè)可能發(fā)生乙酰化的motif，而不是確切位點(diǎn)。其次，重復(fù)的CXX motif仍然不清楚。第三，由于可用數(shù)據(jù)有限，PACES無(wú)法預(yù)測(cè)不同組織或物種。
此外，Alam等人提出了一個(gè)名為XG-ac4C的計(jì)算模型，該模型基于XGboost算法來確定mRNA中的ac4C修飾位點(diǎn)。對(duì)XG-ac4C模型的評(píng)估表明，它在交叉驗(yàn)證和獨(dú)立測(cè)試中的性能優(yōu)于最先進(jìn)的方法。
ac4C在癌癥中的作用
癌癥是一種嚴(yán)重威脅人類健康的疾病，其發(fā)展進(jìn)程與RNA ac4C修飾形成有關(guān)。NAT10 writer蛋白在腫瘤組織中高表達(dá)，催化多種與癌癥相關(guān)的基因編碼RNA ac4C殘基形成，從而促進(jìn)腫瘤進(jìn)展（表2）。因此，未來關(guān)于ac4C修飾相關(guān)作用研究應(yīng)該揭示其在腫瘤進(jìn)展中的機(jī)制，以提供早期腫瘤診斷和治療的新思路和方法。新的治療方法可能會(huì)提高癌癥患者的生存率和生活質(zhì)量。
表2：ac4C修飾致癌基因在癌癥中的功能
結(jié)直腸癌（Colon cancer）
結(jié)直腸癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，也是全球癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一，30%~50%的結(jié)直腸癌患者在治療后5年內(nèi)出現(xiàn)復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移或死亡。盡管近年來結(jié)直腸癌的篩查和治療策略有所改善，但晚期結(jié)直腸癌患者的預(yù)后仍然不佳，主要是因?yàn)榧膊〉姆肿訖C(jī)制仍然不清楚。因此，研究這些機(jī)制對(duì)于發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)結(jié)直腸癌發(fā)生或改善患者預(yù)后的有效靶向治療策略非常必要。
Zheng等人通過慢病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)建立了NAT10敲低和過表達(dá)細(xì)胞系，以研究NAT10在結(jié)直腸癌中的作用。研究結(jié)果表明NAT10水平與細(xì)胞增殖顯著相關(guān)；敲低該蛋白顯著抑制細(xì)胞增殖。其他研究表明NAT10促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖，且增強(qiáng)結(jié)直腸癌細(xì)胞進(jìn)展的機(jī)制在細(xì)胞周期的G0/G1至G2/M期活化。此外，NAT10參與結(jié)直腸癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移；下調(diào)NAT10可抑制細(xì)胞遷移并減少侵襲性癌細(xì)胞數(shù)量�？傊琋AT10在結(jié)直腸癌中表達(dá)上調(diào)，并與預(yù)后不良相關(guān)。
為進(jìn)一步探索NAT10促進(jìn)結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的潛在分子機(jī)制，Zheng等人進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明在NAT10敲低細(xì)胞中，鐵死亡抑制蛋白1（FSP1）表達(dá)失調(diào)。Dalhat等人探討了NAT10和FSP1蛋白之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)NAT10通過FSP1在癌細(xì)胞中作為鐵死亡通路的表觀遺傳轉(zhuǎn)錄組調(diào)控因子。實(shí)時(shí)熒光定量PCR和Western blotting證實(shí)，在NAT10過表達(dá)細(xì)胞中FSP1表達(dá)增加，而在NAT10敲低細(xì)胞中減少。此外，ac4C乙酰化的FSP1 mRNA的水平在NAT10敲低細(xì)胞中持續(xù)下降，但在過表達(dá)細(xì)胞中上升，與蛋白表達(dá)一致�？偨Y(jié)來說，NAT10通過催化FSP1 mRNA中的ac4C形成來增強(qiáng)其在結(jié)直腸癌細(xì)胞中的穩(wěn)定性，從而上調(diào)FSP1表達(dá)。FSP1蛋白是一種谷胱甘肽非依賴性鐵死亡抑制劑。NAT10敲低細(xì)胞還表現(xiàn)出增強(qiáng)的GSH消耗和增加的脂質(zhì)活性氧、鐵離子和丙二醛水平。此外，這些細(xì)胞的透射電子顯微鏡觀察顯示線粒體基質(zhì)凝聚并形成擴(kuò)大的嵴，表明敲低NAT10在結(jié)直腸癌細(xì)胞中誘導(dǎo)鐵死亡。Ferrostatin-1是一種合成抑制劑，可抑制鐵死亡所需的脂質(zhì)過氧化。Ferrostatin-1抑制的鐵死亡不影響載體對(duì)照細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，但在NAT10敲低細(xì)胞中增加了這兩個(gè)過程。
這些研究表明，抑制鐵死亡可以逆轉(zhuǎn)NAT10下調(diào)介導(dǎo)的結(jié)直腸癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移抑制�？偨Y(jié)來說，NAT10通過催化FSP1 mRNA ac4C形成來增強(qiáng)FSP1 mRNA穩(wěn)定性，從而上調(diào)FSP1表達(dá)。FSP1表達(dá)上調(diào)反過來抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的鐵死亡，促進(jìn)了其增殖和轉(zhuǎn)移（圖4A）。
圖4：NAT10參與腫瘤進(jìn)展的相關(guān)機(jī)制。
B. NAT10介導(dǎo)的HNRNPUL1 mRNA ac4C參與宮頸癌進(jìn)展。
子宮頸癌（Cervical cancer）
宮頸癌是生殖系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，也是女性中發(fā)病率和死亡率最高的癌癥之一。近年來，這種疾病在年輕女性中的發(fā)病率有所上升，人乳頭瘤病毒（HPV）感染是其最重要的危險(xiǎn)因素。但并非所有HPV感染患者都會(huì)發(fā)展成宮頸癌，表明HPV感染不足以導(dǎo)致疾病的發(fā)生。實(shí)際上，表觀遺傳事件可能是疾病發(fā)生所必需的。由于宮頸細(xì)胞學(xué)篩查的廣泛使用，可以在早期發(fā)現(xiàn)和治療，近幾十年來宮頸癌的發(fā)病率和死亡率顯著下降。然而，由于各種治療方法（手術(shù)、放療、化療、免疫治療等）對(duì)晚期或復(fù)發(fā)宮頸癌患者的臨床效果較低，這些患者的預(yù)后仍然不佳。因此，研究宮頸癌的分子機(jī)制和尋找新的生物標(biāo)志物對(duì)提高患者生存率至關(guān)重要。
Long等人通過轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，NAT10在宮頸癌細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，敲除NAT10可以抑制其增殖、侵襲和遷移。異種移植模型證實(shí)了NAT10的致癌功能。最近的證據(jù)表明，NAT10在宮頸癌中的標(biāo)靶是異質(zhì)核糖核蛋白U樣1（HNRNPUL1）。NAT10蛋白通過催化ac4C形成并增加HNRNPUL1 mRNA的穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)宮頸癌細(xì)胞中HNRNPUL1表達(dá)�？傊琋AT10通過ac4C修飾增強(qiáng)HNRNPUL1 mRNA的穩(wěn)定性，促進(jìn)宮頸癌發(fā)展（圖4B）。
采用數(shù)據(jù)庫(kù)分析方法研究NAT10與宮頸癌細(xì)胞惡性行為之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明，NAT10高表達(dá)與宮頸癌患者的不良預(yù)后相關(guān)。這些細(xì)胞中NAT10過表達(dá)可以提高其生長(zhǎng)和增殖，并促進(jìn)侵襲和遷移。生物信息學(xué)分析顯示，盤狀蛋白結(jié)構(gòu)域受體酪氨酸激酶1（DDR1）可能是NAT10的下游靶基因。Western blotting和RT-qPCR結(jié)果揭示NAT10過表達(dá)顯著上調(diào)DDR1蛋白和mRNA水平，表明NAT10通過催化DDR1 mRNA中的ac4C來增加DDR1表達(dá)。因此，NAT10通過乙酰化提高DDR1 mRNA穩(wěn)定性，促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、侵襲和遷移。
胃癌（GC）
GC是消化系統(tǒng)中常見的惡性腫瘤，也是全球癌癥相關(guān)死亡的第四大原因。這種疾病通常由幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）感染引起。早期胃癌患者在手術(shù)治療和輔助療法后病情有顯著改善，5年生存率超過90%。然而，晚期疾病患者的預(yù)后仍然較差，5年生存率不到25%。因此，了解潛在的機(jī)制并開發(fā)新的靶向治療方案對(duì)于改善胃癌患者的臨床預(yù)后非常必要。
Deng等人研究了ac4C修飾與胃癌發(fā)生之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)與健康細(xì)胞相比，GC細(xì)胞中NAT10顯著上調(diào)。幽門螺桿菌感染有助于NAT10誘導(dǎo)，通過MDM2原癌基因（MDM2）調(diào)節(jié)p53穩(wěn)定性。NAT10酶催化MDM2 mRNA中的ac4C形成，提高其穩(wěn)定性和過表達(dá)。MDM2表達(dá)增強(qiáng)會(huì)降解p53，促進(jìn)胃癌發(fā)生（圖5A）。在人類胃癌AGS細(xì)胞中敲除NAT10可減少總RNA和mRNA的ac4C修飾，并抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和侵襲。此外，細(xì)胞還會(huì)經(jīng)歷顯著的G2/M細(xì)胞周期停滯和凋亡。當(dāng)細(xì)胞用NAT10抑制劑Remodelin處理時(shí)，這些NAT10效應(yīng)被逆轉(zhuǎn)，表明其抗胃癌活性。
圖5：NAT10相關(guān)通路與腫瘤發(fā)展有關(guān)。
A. HP-NAT10-MDM2-p53信號(hào)軸促進(jìn)GC發(fā)育。B. LINC00623 lncRNA-NAT10信號(hào)軸促進(jìn)胰腺癌進(jìn)展。
在胃癌（GC）中，NAT10過表達(dá)還通過ac4C形成來上調(diào)V型膠原蛋白α1鏈（COL5A1），促進(jìn)胃癌的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和轉(zhuǎn)移。Zhang等人進(jìn)行體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)以研究NAT10與胃癌惡性轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明NAT10表達(dá)下調(diào)抑制胃癌細(xì)胞遷移，而NAT10過表達(dá)則增強(qiáng)胃癌細(xì)胞遷移。研究還使用Western blotting、RT-qPCR和免疫熒光證實(shí)了NAT10促進(jìn)胃癌細(xì)胞中EMT進(jìn)展。
胰腺癌（Pancreatic cancer）
胰腺癌是一種高度惡性的腫瘤，是世界上癌癥死亡的第七大原因。治療胰腺癌面臨許多挑戰(zhàn)，主要源于晚期診斷和治療抗性。盡管手術(shù)有潛力治愈胰腺癌，但通常需要聯(lián)合治療干預(yù)，其不良反應(yīng)經(jīng)常嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。因此，開發(fā)具有高特異性和敏感性的新診斷方法和治療策略是當(dāng)前研究工作的重點(diǎn)。
Xu等人收集了胰腺癌組織的基因組數(shù)據(jù)，并構(gòu)建NAT10亞組表型，以評(píng)估NAT10水平與胰腺癌患者的臨床病理特征之間的關(guān)聯(lián)。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)NAT10參與疾病的臨床結(jié)果以及腫瘤組織浸潤(rùn)、藥物抗性、遷移和克隆形成潛力。他們指出胰腺癌組織表現(xiàn)出異常增加的NAT10表達(dá)，并且異常表達(dá)的患者預(yù)后較差。此外，他們還展示了癌細(xì)胞組織中AKT絲氨酸/蘇氨酸激酶（AKT）的激活與細(xì)胞增殖正相關(guān)。因此，異常的NAT10表達(dá)可能通過觸發(fā)PI3K-AKT通路促進(jìn)胰腺癌的惡性增殖。NAT10異常表達(dá)還促進(jìn)TGF-β信號(hào)和血管生成，促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。使用兩種siRNA敲低NAT10可以減少胰腺癌細(xì)胞的集落形成和遷移能力。吉西他濱是不可切除的局部晚期或轉(zhuǎn)移性胰腺癌的一線治療方案。Xu等人研究結(jié)果揭示NAT10高表達(dá)會(huì)增加胰腺癌細(xì)胞對(duì)吉西他濱治療的抗性。這項(xiàng)研究得出結(jié)論，NAT10通過介導(dǎo)mRNA中ac4C修飾形成，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞遷移和吉西他濱抗性。總之，NAT10下調(diào)抑制胰腺癌細(xì)胞的遷移和克隆形成能力，并減少其對(duì)吉西他濱的抗性，這可能是胰腺癌治療的潛在靶點(diǎn)。
Feng等人鑒定出一種新的長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）LINC00623，并驗(yàn)證其在胰腺癌患者的診斷價(jià)值。研究表明LINC00623 lncRNA在體內(nèi)外促進(jìn)胰腺癌細(xì)胞的腫瘤發(fā)生性和遷移。從機(jī)制上講，LINC00623 lncRNA在腫瘤組織中上調(diào)并與NAT10結(jié)合，招募泛素特異性肽酶39（USP39）以抑制NAT10泛素化依賴性降解，從而促進(jìn)mRNA中ac4C修飾形成，增強(qiáng)基因表達(dá)并導(dǎo)致腫瘤發(fā)生（圖5B）。研究團(tuán)隊(duì)還揭示了抑制因子ASO-LINC00623可以抑制LINC00623 lncRNA表達(dá)，并顯著減少胰腺癌細(xì)胞的增殖和EMT，表明其作為胰腺癌治療的巨大潛力�？偟膩碚f，這些數(shù)據(jù)表明LINC00623 lncRNA是胰腺癌的潛在治療靶點(diǎn)。
膀胱癌（Bladder cancer）
膀胱癌（BLCA）是泌尿系統(tǒng)中常見的惡性腫瘤。每年約有55萬(wàn)新發(fā)病例，使其成為全球第12位最常見的惡性腫瘤。BLCA發(fā)病率每年都在增加，而且治療完全切除后的復(fù)發(fā)和晚期疾病仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。因此，迫切需要識(shí)別生物標(biāo)志物和有效治療策略。
與健康組織相比，BLCA組織中的NAT10表達(dá)顯著較低。NAT10水平與腫瘤侵襲性呈正相關(guān)，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的NAT10蛋白水平較高。NAT10表達(dá)水平較低的患者的整體生存率高于表達(dá)水平較高的患者，這表明NAT10表達(dá)可以預(yù)測(cè)BLCA預(yù)后�？筃AT10及其基因敲除可以延緩BLCA進(jìn)展，以NAT10為靶點(diǎn)可能是BLCA治療的新策略。此外，BLCA組織中NAT10高表達(dá)可能是預(yù)后不良的預(yù)測(cè)指標(biāo)。
Wang等人發(fā)現(xiàn)NAT10在BLCA組織中高表達(dá)，并通過催化靶轉(zhuǎn)錄本中的ac4C修飾促進(jìn)腫瘤增殖和遷移。研究小組使用全轉(zhuǎn)錄組acRIP-seq研究了NAT10定位和特定修飾中ac4C修飾的下游基因。鑒定出NAT10直接與3個(gè)富含ac4C的靶標(biāo)相結(jié)合：BCL9樣蛋白（BCL9L）、SRY盒轉(zhuǎn)錄因子4（SOX4）和AKT1。在敲除NAT10后，這些靶標(biāo)表達(dá)顯著降低，表明NAT10增強(qiáng)其表達(dá)。此外，NAT10通過乙�；掠伟袠�(biāo)在體內(nèi)促進(jìn)增殖和腫瘤形成。例如BCL9L與腫瘤侵襲性、遷移能力、細(xì)胞多形性和腫瘤進(jìn)展呈正相關(guān)。BCL9L低表達(dá)患者生存時(shí)間顯著大于高表達(dá)患者，表明該基因可能作為BLCA預(yù)后指標(biāo)。SOX4表達(dá)與腫瘤侵襲能力呈正相關(guān)，SOX4高表達(dá)患者更有可能發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移。早期BLCA患者SOX4水平較低，晚期較高，表明SOX4高表達(dá)與較差預(yù)后密切相關(guān)。AKT1表達(dá)也與腫瘤侵襲和遷移有關(guān)。
食管癌（Esophageal cancer）
食管癌是一種高侵襲性的惡性腫瘤，每年導(dǎo)致40萬(wàn)人死亡，是世界上第八大常見癌癥�；加羞@種疾病的患者死亡率高，預(yù)后差。最近的臨床試驗(yàn)表明，晚期疾病患者可以從吉非替尼治療中受益，但其響應(yīng)率較低。研究食管癌發(fā)展和藥物抗性的分子機(jī)制，并制定有效的治療策略至關(guān)重要。
Yu等人使用一種分析核苷酸分辨率的ac4C位點(diǎn)的方法，來確定長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）是否含有ac4C修飾。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)NAT10在CTC-490G23.2 lncRNA中催化ac4C形成，誘導(dǎo)原發(fā)性食管癌和轉(zhuǎn)移組織中的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。還證明CTC-490G23.2 lncRNA與腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)。從機(jī)制上講，該轉(zhuǎn)錄本促進(jìn)CD44 pre-mRNA與多嘧啶軌跡結(jié)合蛋白1（PTBP1）結(jié)合，將pre-mRNA剪接從常見的變體異構(gòu)體（CD44s-CD44v）轉(zhuǎn)變?yōu)槟[瘤相關(guān)變體異構(gòu)體。因此，腫瘤相關(guān)變體異構(gòu)體CD44v與肌動(dòng)蛋白結(jié)合并增加其穩(wěn)定性，表明CTC-490G23.2 lncRNA過表達(dá)刺激了癌細(xì)胞中的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）。由于CTC-490G23.2 lncRNA和CD44v mRNA的高表達(dá)與較差的預(yù)后相關(guān)，這些轉(zhuǎn)錄本可能是食管癌的預(yù)后生物標(biāo)志物。此外，反義寡核苷酸（ASOs）靶向CTC-490G23.2 lncRNA顯著抑制癌癥轉(zhuǎn)移。這些發(fā)現(xiàn)將加深對(duì)lncRNA ac4C修飾的理解，并為開發(fā)新的治療策略提供有效的治療策略。
Wei等人進(jìn)行了多項(xiàng)研究以驗(yàn)證NAT10參與食管癌的發(fā)生和發(fā)展。該團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果表明，NAT10在食管癌組織中過表達(dá)，并與疾病預(yù)后相關(guān)。此外，NAT10缺失會(huì)減少對(duì)最佳mRNA翻譯效率至關(guān)重要的ac4C修飾tRNA庫(kù)。研究進(jìn)一步確定表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）蛋白是NAT10的下游靶標(biāo)，促進(jìn)其致癌功能。吉非替尼是一種EGFR抑制劑，可以提高晚期食管癌患者的存活率。然而由于藥物抗性，其作為二線治療的廣泛臨床應(yīng)用受到抑制。Wei等人發(fā)現(xiàn)NAT10促進(jìn)食管癌細(xì)胞對(duì)吉非替尼治療的抗性。NAT10缺失和吉非替尼治療協(xié)同抑制癌細(xì)胞侵襲和遷移，表明這種方法可減緩吉非替尼抗性，并為開發(fā)有效的癌癥治療策略提供了新的見解。
肝細(xì)胞癌（Hepatocellular carcinoma）
肝細(xì)胞癌（HCC）是肝癌中占比最高的一種亞型，占原發(fā)性肝癌病例的90%。在中國(guó)，HCC患者的五年生存率僅為12%，這種疾病通常由多種風(fēng)險(xiǎn)因素引起，尤其是乙型肝炎病毒感染。HCC一線治療包括放療、化療、手術(shù)切除和肝移植。然而由于HCC具有復(fù)雜的病理機(jī)制、快速增殖、廣泛侵襲和轉(zhuǎn)移，患者從治療中獲益有限，并且容易復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致預(yù)后較差。因此，發(fā)現(xiàn)新的HCC生物標(biāo)志物用于早期診斷，以及探索HCC發(fā)生和發(fā)展的分子機(jī)制，對(duì)于改善癌癥預(yù)后非常必要。
Liu等人建立了一個(gè)ac4C評(píng)分模型來研究ac4C mRNA修飾在HCC發(fā)展和進(jìn)展中的作用。研究團(tuán)隊(duì)鑒定了腫瘤和健康組織之間差異表達(dá)基因，并選擇了3個(gè)基因來構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)模型（ac4C評(píng)分）：XV型膠原蛋白α1鏈（COL15A1）、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶（G6PD）和腫瘤蛋白p53誘導(dǎo)蛋白3（TP53I3）。該模型將患者分為兩個(gè)具有不同預(yù)后的組。研究團(tuán)隊(duì)使用生物信息學(xué)工具來確認(rèn)ac4C評(píng)分與腫瘤干性或腫瘤微環(huán)境浸潤(rùn)之間的關(guān)系，表明ac4C評(píng)分是預(yù)測(cè)HCC患者預(yù)后的一個(gè)合適生物標(biāo)志物。
三陰性乳腺癌（TNBC）
乳腺癌是女性中最常見的惡性腫瘤，中國(guó)過去幾年的發(fā)病率顯著增加。三陰性乳腺癌（TNBC）為人類表皮生長(zhǎng)因子受體2（HER2）、雌激素和孕激素受體均不表達(dá)（稱為三陰），這導(dǎo)致其高度惡性并加大其治療難度。TNBC患者壽命短、早期復(fù)發(fā)率高、預(yù)后差。TNBC不能從乳腺癌的內(nèi)分泌治療或抗HER2靶向治療中獲益。
Zhang等人收集了TNBC組織樣本，并根據(jù)NAT10表達(dá)對(duì)其進(jìn)行分類，以了解ac4C修飾在TNBC進(jìn)展中的作用，并幫助設(shè)計(jì)新的個(gè)性化治療計(jì)劃和預(yù)后評(píng)估。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在NAT10高表達(dá)和低表達(dá)組之間有703個(gè)lncRNAs差異表達(dá)，其中20個(gè)lncRNAs與疾病預(yù)后相關(guān)。結(jié)果表明，NAT10通過ac4C修飾調(diào)節(jié)lncRNA表達(dá)，影響TNBC預(yù)后。最終，了解lncRNAs的機(jī)制將幫助預(yù)測(cè)TNBC細(xì)胞的藥物靶標(biāo)和藥物敏感性。
易小結(jié)
NAT10蛋白是首個(gè)被證明能夠催化RNA乙酰化的酶。盡管對(duì)NAT10的研究有限，但它揭示了這種酶在多種惡性腫瘤發(fā)展中的關(guān)鍵作用。NAT10通過在多種RNA物種中催化形成ac4C修飾（圖6），參與多種腫瘤進(jìn)展，并且在多種癌癥中過表達(dá)。在結(jié)直腸癌細(xì)胞中，通過FSP1乙�；揎椛险{(diào)FSP1表達(dá)，抑制鐵死亡，但促進(jìn)其轉(zhuǎn)移和增殖。在胰腺癌中，NAT10過表達(dá)通過激活PI3K-AKT通路促進(jìn)惡性細(xì)胞增殖。新發(fā)現(xiàn)的LINC00623 lncRNA與NAT10結(jié)合，促進(jìn)去泛素化酶USP39招募，并減少NAT10泛素化依賴性降解。LINC00623 lncRNA抑制劑（ASO-LINC00623）顯著減少腫瘤負(fù)荷。在膀胱癌（BLCA）中，NAT10過表達(dá)通過乙�；揎桞CL9L、SOX4和AKT1，促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移。在胃癌（GC）中，NAT10過表達(dá)通過乙�；险{(diào)MDM2和COL5A1 mRNA表達(dá)，促進(jìn)胃癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移。在食管癌中，NAT10過表達(dá)通過CTC-490G23.2 lncRNA乙�；M(jìn)一步上調(diào)，促進(jìn)腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移。在肝細(xì)胞癌（HCC）和三陰性乳腺癌（TNBC）中NAT10上調(diào)，但其在這些癌癥中的詳細(xì)機(jī)制需要進(jìn)一步研究。在宮頸癌中，NAT10過表達(dá)通過促進(jìn)乙�；T導(dǎo)HNRNPUL1和DDR1 mRNA表達(dá)，增強(qiáng)腫瘤增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移。此外，NAT10在其他未討論的惡性腫瘤中也有異常表達(dá)，如黑色素瘤、上皮性卵巢癌和非小細(xì)胞肺癌。然而，我們沒有討論它在這些癌癥中的生物學(xué)功能和作用，因?yàn)槠湮粗孕枰M(jìn)一步探索。
圖6：本文所述癌癥及其相關(guān)ac4C修飾癌基因總結(jié)圖
ac4C修飾是一種新發(fā)現(xiàn)的RNA修飾，其研究尚不完整。到目前為止，只發(fā)現(xiàn)了一種writer蛋白。Eraser蛋白、reader蛋白和其他writer蛋白是否存在仍有待研究。NAT10催化RNA中ac4C修飾參與腫瘤發(fā)展的具體機(jī)制尚不清楚。其次，一些研究發(fā)現(xiàn)Remodelin在某些癌癥中具有抗癌活性，并可能作為癌癥治療的新靶點(diǎn)。脂肪酸代謝在脂質(zhì)積累中起著至關(guān)重要的作用，脂質(zhì)物質(zhì)對(duì)能量供應(yīng)和膜結(jié)構(gòu)完整性至關(guān)重要。先前的研究表明，NAT10可以介導(dǎo)脂肪酸代謝關(guān)鍵基因的ac4C修飾，調(diào)控基因表達(dá)，并影響脂質(zhì)形成。然而，沒有研究證明這種通路與癌癥進(jìn)展之間的相關(guān)性，這可以作為進(jìn)一步研究的方向。
參考文獻(xiàn)：
Zhang S, Liu Y, Ma X, Gao X, Ru Y, Hu X, Gu X. Recent advances in the potential role of RNA N4-acetylcytidine in cancer progression. Cell Commun Signal. 2024 Jan 17;22(1):49. pii: 10.1186/s12964-023-01417-5. doi: 10.1186/s12964-023-01417-5. PubMed PMID: 38233930.
標(biāo)簽：
RNA甲基化
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- 游離細(xì)胞DNA（cfDNA）檢測(cè)整體研究方案及其應(yīng)用案例
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