研究背景

　　膠質母細胞瘤(Glioblastoma,GBM) 是最常見和惡性的原發性腦腫瘤，中位生存期小于15個月，惡性程度高。膠質瘤中重要的細胞，膠質瘤干細胞(GSCs)，是一類可以自我更新、分化、維持腫瘤異質性、與腫瘤生長和治療耐藥性緊密相關的細胞。闡明GSCs調控的分子機制將擴大我們對疾病的認識，并為靶向GBMs的有效治療策略提供參考。

　　RNA修飾是控制轉錄調控的基本機制。核糖2'-O-Me甲基化是人類rRNA中豐富的修飾，有100多個位點被標記。人rRNA 2'-O-Me由C/D box小核仁核糖核蛋白snoRNPs)復合物(介導，該蛋白復合物由C/D box snoRNA、甲基轉移酶原纖維蛋白(FBL)和RNA結合蛋白NOP58(NOP58核糖核蛋白)、NOP56和NHP2L19組成。rRNA修飾在核糖體的生物發生和致癌蛋白的翻譯調節中發揮重要作用，以調節多種細胞功能，包括腫瘤發生過程中的細胞增殖、生存和轉化。然而，關于rRNA 2'-O-Me在癌癥干細胞，特別是GSCs中的作用，大家知之甚少。

　　文獻來源

　　2023年11月，中國科學院/中國科學院大學/北京神經外科研究所/首都醫科大學/西湖大學/西湖實驗室與美國匹茲堡大學醫學中心研究團隊通過Nature Communications期刊在線發表了題為“LncRNA INHEG promotes glioma stem cell maintenance and tumorigenicity through regulating rRNA 2’-O-methylation”的研究論文 ，發現了一種GSC特異性的lncRNA INHEG，它與NOP58相互作用，促進NOP58 類泛素化修飾和下游rRNA 2'-o-甲基化。這一過程支持GSC自我更新和腫瘤發生，提供了對癌癥干細胞中rRNA甲基化的進一步了解，并為致命癌癥提供了潛在的治療靶點。

　　研究結果

　　rRNA 2'-o-甲基化參與GSCs的自我更新并發揮重要功能

　　為了研究rRNA甲基化在腫瘤層次中的作用，作者通過RiboMeth-seq技術檢測了人類患者來源的GSCs(3565和MGG4)和匹配的DGCs中rRNA 2'-OMe水平。

　　結果顯示，與分化的腫瘤細胞相比，rRNA 2'-O-Me以及C/D box snoRNP蛋白組分(含FBL, NOP56, NOP58和NHP2L1)在GSCs中都更豐富。進一步用CRISPR-Cas9技術敲除了人類患者來源的GSCs中FBL和NOP58蛋白，減少了細胞生長和抑制了球體的形成;轉錄組測序技術差異表達基因分析表明，FBL或者NOP58調控的基因與癌癥增殖、低存活率、神經干細胞和rRNA表達有關。也就是說，rRNA 2'-o-甲基化調控因子有助于GSC的自我更新和生長。

　　LncRNA INHEG在GSCs中高表達，并與NOP58相互作用

　　由于NOP58被認為是招募box C/D snoRNAs所需的RNA結合蛋白，于是作者使用紫外交聯免疫沉淀和RNA測序(uvRIP-seq)技術找到并鑒定了與NOP58相互作用的一種新的lncRNA—INHEG分子，由2個外顯子組成，長650bp，主要定位于細胞核，在GSCs中高表達。

　　隨后，作者探索了INHEG在GSC自新生維持中的細胞功能，沉默INHEG(CRISPRi)會抑制GSC的增殖，減少腫瘤球的形成;INHEG激活(CRISPRa)的GSCs的腫瘤球形成增加，表明INHEG促進GSC的增殖和自我更新。

　　INHEG通過調控C/D box snoRNPs組裝和rRNA 2'-o甲基化狀態來調控多個癌基因的蛋白合成

　　INHEG與NOP58相互作用的觀察表明，INHEG可能調控snoRNP的組裝和功能。

　　為了探討INHEG在C/D box snoRNP生物發生中的作用，在INHEG下調和上調的膠質瘤細胞中進行NOP58免疫沉淀，INHEG的轉錄抑制減弱了NOP58和NH2PL1之間的聯系，過表達INHEG加強了NOP58與NH2PL1和snoRNA相互作用的效率，從而促進了C/D box snoRNPs的形成。此外，過表達INHEG導致rRNAs 2'-O-methylation水平升高，沉默反之。

　　利用RNA-seq和核糖體分析(Ribo-seq)技術進一步評估了INHEG對蛋白質合成的影響。其中，INHEG過表達后提高了1000多個基因的翻譯效率，這些基因主要參與了腫瘤發生和干細胞特性。后續驗證中，檢測到INHEG激活增強了癌基因IGF1R、EGFR、CDK6和PDGFRB的蛋白表達，提示INHEG可能促進膠質瘤發生過程中癌基因的翻譯過程。

　　INHEG相關蛋白TAF15與NOP58相互作用，并作為NOP58的SUMO2 E3連接酶

　　作者進一步構建了生物素標記探針，并通過RNA pull-down、質譜(MS)聯合證實了INHEG與3個蛋白(TAF15、NOP56和NOP58)之間的相互作用。在這三者關系當中，lncRNA INHEG通過結合NOP58和TAF15(作為SUMO2 E3連接酶)增強了TAF15-NOP58的相互作用，導致了NOP58的類泛素化。

　　rRNA 2' -O-Me調控因子促進神經膠質瘤的發生

　　為了探索rRNA 2'-o-me調節因子對體內腫瘤生長的作用，通過FBL或NOP58敲除GSCs建立原位異種移植小鼠模型。與對照組相比，FBL或NOP58敲除的GSCs存活時間更長，腫瘤大小更小。與此同時，INHEG缺失的GSCs小鼠的生存時間更長，腫瘤質量減少。INHEG激活顯示出更短的生存期，且腫瘤腫塊更大。

　　綜上所述，本研究表明rRNA 2'-O-Me在GSCs的自我更新維持中是一個重要的事件。lncRNA INHEG不僅與NOP58相互作用，而且在GSCs中也高表達。INHEG通過增強TAF15與NOP58相互作用，以及C/D box RNP組裝、rRNA甲基化和蛋白質的重新合成，進而促進GSCs下游的自我更新，從而促進NOP58 sumoylation。這一軸可能為膠質母細胞瘤的治療提供了策略。

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