Mol Cell | 钱志坚/何川发现ALKBH5去甲基化酶活性和底物选择性的调控新机制

m6A去甲基化酶ALKBH5的RNA底物选择性调控仍然是未知的。

2023年5月30日，佛罗里达大学钱志坚及芝加哥大学何川共同通讯在Molecular Cell 在线发表题为“RBM33 is a unique m6A RNA-binding protein that regulates ALKBH5 demethylase activity and substrate selectivity”的研究论文，该研究发现RNA结合基序蛋白33 (RBM33)是一种以前未被识别的m6A 结合蛋白，通过与ALKBH5形成复合物，在ALKBH5介导的mRNA m6A去甲基化中起关键作用。

RBM33将ALKBH5募集到其m6A标记的底物上，并通过去除其SUMOylation激活ALKBH5去甲基化酶活性。进一步证明RBM33对头颈鳞状细胞癌(HNSCC)的肿瘤发生至关重要。RBM33通过募集ALKBH5去甲基化和稳定DDIT4 mRNA来促进自噬，这是RBM33在HNSCC细胞中致癌功能的原因。总之，该研究揭示了肿瘤发生过程中转录本亚群选择性去甲基化m6A的机制，这可能解释了其他细胞过程中的去甲基化选择性，并且证明了它在维持HNSCC肿瘤发生中的重要性。

RNA结合蛋白(RBPs)是一类结构和功能多样的蛋白质，参与多种生物过程。越来越多的证据表明，RBPs通过控制编码或非编码RNA的选择性剪接、转运、稳定性、降解和翻译，在转录后基因表达调控中发挥关键作用。RBPs通过RNA识别基序(RNA recognition motifs, RRMs)与RNA以序列特异性的方式直接相互作用，RRMs是多种常见的RNA结合域之一；其他结构域包括K-同源(KH)结构域、DEAD-box结构域和双链RBD (dsRBD)。

大多数RBPs在物种间是保守的，在人体组织中普遍表达鉴于RBPs在基因表达转录后调控中的重要性，RBPs的失调会导致包括癌症在内的各种人类疾病。利用生物信息学和实验方法已鉴定出约1,542个RBPs，占蛋白质编码基因的7.5%。然而，三分之一的RBPs的生物学功能仍然未知。RBM33是这些RBPs的一个成员，迄今为止，RBM33的生物学功能在很大程度上是未知的。

N6-甲基腺苷(m6A)甲基化是真核生物mRNA中最丰富的内部修饰，是一个动态可逆的过程。m6A由m6A甲基转移酶复合物(MTC)沉积，MTC由核心亚基METTL3和METTL14以及附加的衔接蛋白如WTAP、VIRMA (KIAA1429)、RBM15/15B、和ZC3H13组成。m6A的甲基化可以被m6A去甲基化酶如FTO和ALKBH5去除。RNA的关键作用不同生物过程中的甲基化由许多具有“读取器”或“非读取器”功能的RBP介导，包括含YTH结构域的蛋白质（YTHDF1 / 2 / 3和YTHDC1 / 2）和异质核糖核蛋白（hnRNPs）（hnRNPG和hnRNPC）。

机理模式图（图源自Molecular Cell ）

先前的研究表明，RBP HNRNPA2B1可能通过其RRM结构域与m6A标记的RNA底物结合，但后来的研究表明，HNRNPA2B1蛋白中的RRM并不直接与m6A结合。此外，包括eIF3、IGF2BPs、Prrc2和FMR1在内的一组RBPs已被鉴定为新的m6A读取器。接合蛋白RBM15和RBM15B是m6A MTC的组成部分，是MTC复合物募集到其RNA底物以触发m6A甲基化所必需的。尽管MTC可以被各种细胞成分招募集来靶向转录物，但目前还不清楚如何实现去甲基化选择性，不知道是否存在类似的衔接蛋白来促进所选转录本的m6A去甲基化。

该研究发现了RBM33在促进alkbh5介导的特定mRNA转录物的m6A去甲基化中的一个先前未被注意到的功能和潜在机制，并阐明了RBM33介导的特定转录物的m6A去甲基化在人头颈鳞状细胞癌(HNSCC)细胞肿瘤发生过程中的重要性。该研究表明，RBM33介导的选择性去甲基化可能在多种生物过程中发挥关键作用。这一过程可能对其他癌症的肿瘤发生以及ALKBH5参与的其他生物学过程都很重要。

原文链接：

https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(23)00334-9

转自：“iNature”微信公众号

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