研究背景
鐵死亡以鐵依賴性脂質過氧化為特征,由于其腫瘤易感性而成為肝細胞癌(HCC)干預的一種途徑。m6A修飾參與了幾種類型的細胞死亡調控,然而m6A修飾相關調節因子在HCC細胞鐵死亡中的作用和分子機制尚不清楚。近期,上海市東方醫院高勇、李硯東團隊在Journal of Hematology & Oncology (IF 29.5)上發表文章“METTL16-SENP3-LTF axis confers ferroptosis resistance and facilitates tumorigenesis in hepatocellular carcinoma”,發現METTL16與IGF2BP2協同以m6A依賴的方式調節SENP3 mRNA的穩定性,METTL16-SENP3-LTF調控軸抑制鐵死亡并促進HCC的發展,靶向METTL16-SENP3-LTF調控軸是一種很有前途的HCC治療策略。


利用AAV8-TBG-Cre建立肝臟Mettl16敲除小鼠
結果展示
1. METTL16缺失促進鐵死亡減輕肝腫瘤發生
作者發現METTL16可能是HCC中鐵死亡的關鍵負調節因子,為了進一步闡明METTL16在鐵死亡和肝癌中的作用,作者構建異種移植腫瘤模型,發現METTL16下調抑制腫瘤生長,并增強RSL3對肝癌異種移植腫瘤的抑制作用。IHC染色顯示,敲低METTL16進一步增強了RSL3誘導的4-HNE表達,表明鐵死亡活性增強。作者還建立了肝臟特異性Mettl16敲除小鼠(Mettl16CKO),探討了METTL16缺失對HCC進展的影響。發現與Mettl16CKO小鼠相比,對照小鼠肝臟尺寸增大,肝臟重量/體重比增大,腫瘤病灶數量和腫瘤直徑增大。此外,Mettl16CKO小鼠表現出較輕的肝損傷和增強的肝腫瘤嗜鐵活性。作者還利用AAV8-TBG-Cre/Ctrl病毒在MYC/Trp53-/-HCC模型中建立了肝臟特異性條件敲除小鼠(Mettl16f/f,AAV8-Cre),并進行了評估,得出了相似的結果。這些研究結果表明,METTL16缺乏可以減輕肝臟腫瘤的發生并促進鐵死亡,其對鐵死亡的抑制作用部分闡明了METTL16的致癌功能。

圖1 METTL16缺失促進鐵死亡減輕肝腫瘤發生
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2. METTL16/IGF2BP2以m6A依賴的方式促進SENP3 mRNA的穩定性
為了探索METTL16調控鐵死亡和HCC的機制,作者在TCGA數據庫中預測METTL16共表達基因,其中SENP3因其高相關系數和已知對ROS刺激的反應性而成為首選候選基因。SENP3-CDS和3'UTR熒光素酶報告基因檢測結果顯示,METTL16過表達組熒光素酶活性增加,而METTL16催化失活突變型過表達組熒光素酶活性沒有增加。此外METTL16過表達后,SENP3 CDS/3'UTR組的熒光素酶活性增加,而突變型組(SENP3 CDS/3'UTR-MUT)的相對熒光素酶活性則沒有增加,RIP-qPCR也證實了METTL16與SENP3轉錄本中m6A修飾區域的強結合。此外METTL16過表達增加了SENP3 mRNA的穩定性,而METTL16敲低降低了這種穩定性。這些表明METTL16介導的m6A修飾增強了SENP3 mRNA的穩定性。進一步研究發現SENP3通過調控LTF泛素化水平,阻斷其蛋白酶體依賴性降解。

圖2 METTL16/IGF2BP2以m6A依賴的方式促進SENP3 mRNA的穩定性
3. METTL16/SENP3通過調節LTF的鐵螯合功能抑制鐵死亡
LTF作為鐵螯合劑具有神經保護潛力,作者使用檸檬酸鐵銨(FAC)和去鐵胺(DFO)控制Fe3+濃度來誘導或抑制鐵死亡,評估其在HCC中的作用,發現LTF過表達降低了FAC誘導的PLC/PRF/5細胞內LIP和Fe2+的積累,并伴有脂質過氧化和ROS水平的降低。DFO逆轉了FAC的作用,表明LTF可能作為一種降鐵抑制因子,可能通過鐵螯合作用降低LIP。LTF還逆轉了FAC誘導的GSH消耗和SENP3敲低導致的HCC細胞生長抑制,表明METTL16/SENP3具有抗鐵凋亡作用。作者還利用MYC/Trp53-/-HCC模型研究METTL16-SENP3-LTF調控軸在體內的作用,發現肝臟中Mettl16過表達導致更嚴重的腫瘤,通過敲除或耗盡Mettl16可以減輕這種影響。與Mettl16OE組相比,Mettl16OE+sgSENP3/sgLTF組中肝臟MDA水平升高,IHC染色顯示4-HNE陽性細胞比例增加,這些結果支持METTL16/SENP3通過LTF減弱鐵死亡活性促進肝癌發生。
圖3 METTL16/SENP3通過調節LTF的鐵螯合功能抑制鐵死亡
實驗結論
本研究發現HCC組織中METTL16和SENP3表達升高與不良預后相關,METTL16通過m6A修飾增加SENP3表達,進而穩定LTF蛋白。這些發現說明了METTL16-SENP3-LTF軸在影響鐵死亡和HCC進展中的作用,強調了靶向該軸破壞鐵穩態和鐵死亡易感性的治療潛力。
