直肠癌发生过程中NSun2介导的mRNA甲基化对ATX的调控

Autotxin (ATX) is closely related to tumorigenesis and metastasis. However, the mechanism controlling ATX expression in human cancer is largely unknown.The expression of RNA methyltransferase NSun2 in numerous species of human cancers is greatly increased. However, whether NSun2 regulates tumor-related genes by methylating mRNAs of these genes has not been reported. In previous study, we have found that NSun2 could bind the 3’UTR of ATX mRNA, thereby methylating the ATX 3’UTR. Overexpression of NSun2 in Colo320 cells increased the expression of ATX, while the expression of ATX decreased in cells silenced with NSun2. These results indicate that NSun2 may regulate the expression of ATX through methylating ATX 3’UTR, this regulatory process may impact on the tumorigenesis and metastasis of rectal cancer. Based on these findings, we will set out to further investigate the mechanisms underlying the regulation of ATX by NSun2-mediated mRNA methylation. We will also investigate the impact of NSun2-ATX regulatory process on the tumorigenesis and metastasis of rectal cancer. Our study will not only elucidate the mechanisms controlling the expression of ATX in the tumorigenesis and metastasis of rectal cancer, but also provide evidence for the gene regulation studies of cancer as well as for the prevention and treatment of human cancers.

ATX在高迁移率的肿瘤中高表达，与肿瘤发生及转移密切相关，但ATX在肿瘤细胞中的表达调控机制远未得到阐释。mRNA甲基化是基因转录后调控的新领域，RNA甲基转移酶NSun2在众多恶性肿瘤组织中高表达，但NSun2是否通过甲基化肿瘤相关基因调控其表达有待探讨。申请者前期研究发现：NSun2能够结合ATX mRNA 3’UTR并催化其发生m5C甲基化；在Colo320细胞中过表达NSun2可显著上调ATX表达，沉默NSun2则下调ATX表达。上述结果提示NSun2介导的mRNA甲基化可能参与直肠癌发生发展过程中ATX的表达调控。在此基础上，本项目拟进一步探讨NSun2介导的mRNA甲基化调控ATX表达的机制，利用NSun2-/-大鼠在动物整体水平研究NSun2-ATX通路在直肠癌发生与发展中的作用，从RNA表观修饰角度阐释肿瘤细胞中ATX的表达调控机制及其生物学意义。

Autotaxin（ATX）是一种分泌性糖蛋白，具有溶血磷脂酶D活性，可以催化溶血磷脂酰胆碱（LPC）水解生成溶血磷脂酸（LPA），溶血磷脂酸（LPA）作为一类重要的小分子生物活性脂类，参与调控多种病理和生理过程。ATX在高迁移率的肿瘤中高表达，与肿瘤发生及转移密切相关，但其表达调控机制研究多侧重于转录水平，尤其集中在细胞因子调控信号通路及转录因子调控方面，而针对ATX 转录后水平调控机制的研究尚无报道。.我们研究发现RNA甲基转移酶NSun2能够在体外和体内催化ATX mRNA的3’非翻译区2831位胞嘧啶甲基化(m5C)，在翻译水平调控ATX表达。我们以神经胶质瘤细胞U87作为模型细胞系，在U87细胞中转染NSun2 siRNA，ATX蛋白表达水平显著降低；而在该细胞系中转染NSun2过表达质粒，ATX蛋白表达水平则显著升高。虽然无论沉默NSun2还是过表达NSun2均不能改变ATX的总mRNA水平，但NSun2介导的ATX mRNA甲基化显著增加ATX mRNA的核质比。此外沉默NSun2还显著降低RNA结合蛋白ALYREF和HuR与ATX mRNA的结合能力。并且NSun2介导的ATX mRNA甲基化调控机制在前列腺癌细胞系DU145，结直肠癌细胞系Colo320中普遍存在。随后，我们在U87细胞系中沉默NSun2或加入ATX抑制剂，显著抑制肿瘤细胞的迁移能力，而在U87细胞系中回补ATX下游产物LPA时，则恢复细胞的迁移能力，提示NSun2-ATX调控通路在肿瘤细胞迁移过程中发挥重要作用。.此外，我们研究表明RNA结合蛋白HuR和AUF1可以通过ATX mRNA 3’非翻译区中的AU富集区与ATX mRNA相结合。RNA结合蛋白HuR通过增加ATX mRNA稳定性促进ATX蛋白表达，RNA结合蛋白AUF1则降低ATX mRNA稳定性，负向调控ATX表达，二者对ATX表达相互拮抗。HuR和AUF1介导的ATX转录后调控机制不仅影响肿瘤细胞的迁移能力，而且在LPS诱导的细胞免疫中发挥重要作用。.综上所述，本项目揭示了自分泌因子ATX的转录后调控方式，从mRNA表观修饰和mRNA稳定性两方面阐明了肿瘤细胞中ATX表达调控机制及其生物学意义，为以ATX为靶点的肿瘤防治提供新的理论依据。