N6-甲基腺苷(m6A)修飾是真核mRNA中最豐富的形式。RNA m6A在植物、脊椎動物中高度保守，并且在病毒以及古細菌、細菌和酵母等單細胞生物中也觀察到。m6A相關基因的缺陷會影響不同的生物過程。然而，如何m6A調節致癌作用以及下游途徑和機制如何傳遞這些信號尚未完全了解。今天我們講一篇胃癌m6A的研究，文章題名為：YTHDF1 Promotes Gastric Carcinogenesis by Controlling Translation of FZD7，該文章刊登在Cancer Research期刊（IF=12.7）.

YTHDF1基因在胃癌中的擴增

為了探究參與胃癌發展的m6A相關基因的遺傳改變，分析了包含630種原發性胃腺癌的cBioPortal數據庫數據。值得注意的是，YTH家族讀取器顯示出相對較高的突變率。YTHDF1是最普遍的突變基因，發生在約7%的胃癌患者中。通過評估YTHDF1突變的分布，觀察到所有突變中有65%是基因擴增，這通常導致基因產物的過度表達。然后探索了TCGA數據集，發現胃癌患者中YTHDF1 的表達確實顯著高于正常組織。此外，YTHDF1突變在多種癌癥中并不常見，但在大多數腫瘤中觀察到YTHDF1的上調，表明YTHDF1在癌癥發展中具有普遍的致癌作用。特別是，較高的YTHDF1表達與胃癌進展和較差的總生存期相關。

接下來通過qPCR在113對內部胃癌組織和匹配的癌旁組織中驗證，YTHDF1 mRNA在胃癌腫瘤中顯著增加。對正常胃組織和胃癌標本的IHC分析證實了腫瘤組織中 YTHDF1 蛋白的上調。此外，胃癌患者中YTHDF1的異常高表達與更嚴重的臨床病理特征顯著相關，例如神經周圍浸潤、侵襲性腫瘤分期和靜脈浸潤。Kaplan-Meier生存分析還表明，具有高YTHDF1表達的胃癌患者的 4年總生存率較差。這些數據共同表明YTHDF1在胃腫瘤發生中的潛在致癌作用。

YTHDF1缺陷抑制胃癌進展和轉移

測量各種胃癌細胞系中YTHDF1的蛋白質表達水平，其遠高于正常胃腺細胞GES-1。為了進一步探索YTHDF1在胃癌中的功能，應用了不同的系統，包括胃癌細胞系、細胞系衍生的異種移植物 (CDX) 和 PDX 模型。首先，通過產生兩種穩定的shRNA敲低人胃癌細胞系MGC-803和HGC-27中YTHDF1，它們在所有測試的胃癌細胞系中顯示出相對較高的YTHDF1表達。YTHDF1敲低確實降低了胃癌細胞的細胞增殖。此外，MGC-803和HGC-27細胞中的YTHDF1 缺失削弱了它們的遷移和侵襲能力。接下來通過將缺乏YTHDF1的MGC-803細胞皮下注射到裸鼠中，檢查了YTHDF1敲低是否會影響體內胃癌的發生。一致地，YTHDF1水平降低導致MGC-803移植腫瘤的腫瘤進展延遲，YTHDF1敲低的腫瘤重量和體積顯著降低。因此，在敲低YTHDF1的腫瘤中，增殖標志物Ki-67下調，凋亡標志物cleaved caspase-3上調。

然后，探討了YTHDF1是否有助于體內胃癌轉移。尾靜脈注射YTHDF1過表達MGC-803細胞導致肺轉移，而YTHDF1的敲低幾乎完全消除了轉移性淋巴結形成。在腹膜轉移性異種移植模型中，注射缺乏YTHDF1的MGC-80 細胞也顯著減少了腹腔中的繼發性腫瘤形成。所有這些結果都證實了 YTHDF1 通過調節細胞增殖和轉移在胃癌發生中的致癌作用。為了進一步證實體內和體外研究得出的結論，建立了PDX模型，結果表明，敲除YTHDF1抑制了腫瘤生長和重量。此外，與siControl腫瘤相比，siYTHDF1治療的腫瘤中Ki-67表達顯著降低，而 siYTHDF1腫瘤中裂解的caspase-3顯著增加。這些數據還揭示了YTHDF1在胃癌腫瘤發生中起重要作用。

通過RNA-seq、RIP-seq和MeRIP-seq鑒定YTHDF1調節的轉錄本

為了全面了解YTHDF1缺陷對胃癌發展的影響，對YTHDF1敲低和對照 MGC-803細胞進行了RNA-seq分析。RNA 分析揭示了在YTHDF1抑制后失調的不同轉錄本子集。GO分析表明，這些下調的基因富集了血管生成、細胞遷移、粘附和細胞生長；而映射到負調節腫瘤進展的基因被上調，即YTHDF1是胃癌的致癌因子。接下來通過在 MGC-803細胞中使用 RIP-seq 篩選 YTHDF1 結合基因。獲得了9082個候選基因。分析了前3000個最顯著的功能富集基因，表明它們高度參與了癌癥相關通路。然而，累積分布分析表明YTHDF1結合基因和 YTHDF1未結合基因在轉錄水平上沒有顯著差異。這與之前YTHDF1主要調節基因翻譯的發現一致。

YTHDF1是眾所周知的m6A特異性讀取蛋白，因此在 MGC-803 細胞內使用MeRIP-seq鑒定受YTHDF1調節的具有m6A修飾的潛在轉錄物。2365個轉錄物檢測到m6A修飾，主要發生在 mRNA 中，優先聚集在外顯子中。與其他N6-甲基腺苷測序結果一致，m6A峰在3'UTR 區域富集，并且僅用典型的 GGAC 基序檢測到。

為了搜索YTHDF1的直接目標，將YTHDF1特異性RIP-seq和MeRIP-seq 鑒定的轉錄本重疊。對這些轉錄物的富集分析顯示Wnt和Hippo信號通路受到顯著影響，這兩種通路都被證明對腫瘤進展至關重要，并且在各種癌癥中經常發生突變，因此假設YTHDF1抑制通過Hippo或Wnt途徑抑制腫瘤生長。

FZD7 是 YTHDF1 真正的 m6A 修飾目標

分配給Hippo或Wnt通路的總共13個轉錄本。為了驗證胃癌中真正的 YTHDF1靶標，采用了多步驟篩選策略。首先，使用RIP結合qPCR驗證確定YTHDF1 相互作用的轉錄本。包括FZD1、FZD7、CTBP2、MAPK9和MAP3K7屬于Wnt 通路的轉錄本，以及屬于Hippo通路的TP53BP1、PARD3、SMAD2和SMAD3都被YTHDF1抗體特異性地有效免疫沉淀。鑒于YTHDF1可以在翻譯水平調節靶基因表達的概念，隨后檢測了這些候選基因在YTHDF1缺陷細胞中的表達。YTHDF1 敲低僅顯著降低了FZD7、MAPK9、SMAD2、SMAD3 和 PARD3 的蛋白質水平，它們的mRNA 沒有受到影響。

此外，m6A 免疫沉淀（m6A-RIP）和YTHDF1增強的交聯免疫沉淀（eCLIP）和qPCR證實了m6A修飾的存在FZD、MAPK9、SMAD2、SMAD3和PARD3 mRNA的占用。接下來，進行了polysome分析，這種方法可以監測特定 mRNA 的翻譯活性，以驗證YTHDF1是否可以調節胃癌細胞中候選物的翻譯。正如預期的那樣，YTHDF1敲低顯示出普遍的翻譯抑制，因為YTHDF1缺陷的MGC-803細胞中的多核糖體關聯逐漸減少。值得注意的是，FZD7的翻譯效率是最顯著下調的，而其他基因表現出輕微的翻譯抑制。綜上所述，這些結果共同表明 FZD7是YTHDF1在胃癌中的真正直接靶點。

YTHDF1以m6A依賴性方式調節FZD7表達

眾所周知，FZD7作為一個特征明確的致癌基因，在胃癌患者中被激活以促進上皮間質轉化。為了驗證之前的發現，除了MGC-803之外，另一種胃癌細胞系HGC-27分別用于基因特異性m6A-qPCR 和YTHDF1 RIP-qPCR 分析。事實上，在FZD7 mRNA中觀察到兩個m6A峰，并且在MGC-803和HGC-2 細胞中都證實了與YTHDF1的關聯。

   然后YTHDF1調節的FZD7翻譯是否依賴于m6A修飾。為了解決這個問題，將帶有兩個關鍵氨基酸突變（K395A、Y397A）以消除其m6A結合域的Flag標記突變體YTHDF1構建體（YTHDF1-MUT）轉染到MGC-803和HGC-27中細胞。引入這些突變后，由于m6A閱讀器活性缺陷，在野生型YTHDF1 (YTHDF1-WT) 轉染胃癌細胞中觀察到的FZD7表達上調在 YTHDF1-MUT 中被消除（，但mRNA水平在兩種細胞系中，YTHDF1-WT和YTHDF1-MUT之間的FZD7 相當。因此，RIP-qPCR分析顯示FZD7 mRNA 與突變體YTHDF之間的相互作用明顯受損。

為了進一步探索FZD7 mRNA中 m 6 A 修飾的參與，構建了三種類型的FZD7突變體，在第一個 (FZD7-Peak1 Mut) 或第二個 (FZD7-Peak2 Mut) m6A 峰以及雙突變體（FZD7-Peak1&2 Mut）。有趣的是，與野生型 FZD7 (FZD7-WT) 相比，第二個m6A峰內的突變和雙m6A 峰突變體對野生型YTHDF1沒有反應過表達，表明FZD7 中的第二 m6A峰是YTHDF1調控的關鍵位點。再次，損失 m6A 結合能力完全消除了YTHDF1在促進FZD7 mRNA翻譯中的作用。這些結果表明YTHDF1介導的FZD7的翻譯控制依賴于m6A修飾。

YTHDF1通過FZD7調節Wnt/β-catenin通路

在Wnt配體與受體結合后，β-catenin被穩定并轉移到細胞核中（激活形式），在那里它與其他共激活因子相互作用以激活下游基因轉錄。因為FZD7可以激活胃癌細胞中的經典Wnt信號傳導并且YTHDF1是FZD7表達的正調節因子，假設YTHDF1可以直接調節Wnt通路。為了檢驗這一假設，分別檢查了總β-catenin和活化β-catenin。正如預期的那樣，當敲除YTHDF1后FZD7表達被抑制時，還觀察到MGC-803和HGC-27細胞中總和活化的β-catenin的表達降低。此外，只有野生型YTHDF1，而不是突變型，在胃癌細胞中增加FZD7并激活β-catenin表達，表明YTHDF1以m6A依賴性方式激活β-catenin。使用 IF 染色，觀察到過表達野生型YTHDF1而不是突變形式的胃癌細胞顯示出更強烈和累積的 β-catenin染色。相反，與對照細胞相比，YTHDF1 敲低細胞顯示出較少的 β-catenin積累。一致地，Wnt/β-catenin 途徑的其他六個已知下游參與者，包括HMGA2、CNCD1、CDC25A、COX2、SOX9和 VEGFA在轉錄和翻譯水平上以與β-catenin 相似的方式進行調節，即在野生型而非突變型YTHDF 過表達細胞中上調，而在 YTHDF1 敲低細胞中下調。此外，在來自基因表達綜合數據庫的胃癌數據集中，YTHDF1水平與這些β-catenin靶標的表達之間也存在很強的相關性。綜上所述，這些結果表明YTHDF1可以激活胃癌細胞中的Wnt/β-catenin 通路，該通路由 FZD7的翻譯控制介導，FZD7 是Wnt/β-catenin信號傳導的關鍵受體。

YTHDF1-FZD7-β-catenin軸有助于胃腫瘤發生

在YTHDF1刺激FZD7-β-catenin通路激活的發現的推動下，β-catenin激活是否可以挽救在YTHDF1缺陷型胃癌細胞中觀察到的延遲腫瘤進展表型。因此，使用了兩種不同的方法，通過過表達FZD7或通過用特定激動劑 SKL2001（刺激β-catenin，這可以破壞降解復合物并穩定β- catenin。與之前的發現類似，FZD7 的過表達或激活β-catenin都增加了細胞增殖、遷移和侵襲在YTHDF1感受態的 MGC803和HGC-27細胞中。此外，在YTHDF1敲低細胞中FZD7過表達或 SLK2001處理可以將受損的惡性表型重建到與YTHDF1感受態細胞相當的水平。。總之，β-catenin 通路的遺傳或藥理學激活可以挽救YTHDF1缺陷引起的增殖、遷移和侵襲減少。

為了進一步研究患者的胃腫瘤組織中是否發生蛋白質表達的變化，對79對內部人胃癌樣本進行了IHC芯片分析，并對18對胃癌組織及其鄰近正常組織進行了蛋白質印跡分析。正如預期的那樣，YTHDF1，FZD7和活化的β-catenin在人胃腫瘤顯示出相似的上調時與相鄰的正常組織，這在PDX 數據集中證實，抑制YTHDF1也抑制了FZD7和β-catenin的活性。此外，Kaplan-Meier生存分析還表明，具有高YTHDF1、FZD7、β-catenin表達的胃癌患者的總生存期較差，表明胃腫瘤中YTHDF1、FZD7 和活化β-catenin的同步變化代表了可靠的預后指標。β-catenin在正常胃粘膜中由蛋白質降解系統嚴格維持。然而，在胃癌細胞中，升高的YTHDF1激活FZD7的翻譯和表達，從而刺激β-catenin并易位至細胞核以激活下游靶基因的轉錄。因此，數據揭示了一種新的 YTHDF1-FZD7-β-catenin軸，該軸對于調節胃癌發展中的細胞增殖和轉移至關重要。