翁桁游/陈建军/黄慧琳/魏敏杰合作揭示m⁶A阅读器IGF2BP2在白血病中的分子机制

RNA m6A（N6-methyladenosine）甲基化作为真核生物信使RNA（mRNA）上丰度最高的表观修饰，已被证实在肿瘤中发挥关键作用。RNA m6A主要由核心甲基转移酶METTL3、METTL14及WTAP组成的甲基转移酶复合物（m6A methyltransferase complex）催化产生，在细胞内可被去甲基化酶FTO或ALKBH5可逆地移除。细胞内动态的m6A修饰可被m6A阅读器蛋白识别，从而决定RNA的命运。

美国希望之城陈建军教授研究组早前的研究发现FTO和METTL14均在急性髓性白血病（Acute Myeloid Leukemia，AML）中发挥重要的促癌作用。然而，m6A测序数据表明，不管是由于FTO过表达还是METTL14敲低所造成的m6A丰度下降的转录本中，均有很大一部分转录本的水平发生显著下调，这与先前报道的m6A促进mRNA降解的观点相悖。基于此现象，陈建军研究组的黄慧琳及翁桁游等鉴定出了一类新的m6A阅读器蛋白，即IGF2BP家族蛋白 (IGF2BP1/2/3) ，这类蛋白与YTHDF2相反，可促进m6A修饰的mRNA的稳定及翻译。然而，对于这类蛋白是否在AML中发挥功能、以及其功能实现是否依赖于其m6A识别能力则仍不清楚。

2022年10月27日，广州实验室的翁桁游研究员与美国希望之城的陈建军教授、中山大学肿瘤防治中心的黄慧琳研究员、以及中国医科大学的魏敏杰教授合作在Cancer Cell上发表了题为：The m6A Reader IGF2BP2 Regulates Glutamine Metabolism and Represents a Therapeutic Target in Acute Myeloid Leukemia 的研究论文。

该研究报道了IGF2BP2蛋白作为m6A阅读器在急性髓性白血病（AML）中通过调控谷氨酰胺代谢促进AML的发生、发展及维持，以及白血病干细胞的自我更新。

该研究还进一步开发了靶向IGF2BP2的小分子抑制剂——CWI-2，并在小鼠模型中证实了靶向IGF2BP2作为AML治疗策略的可行性。

研究团队首先发现IGF2BP2在AML中的表达高于其他多种肿瘤，进一步分析发现IGF2BP2在白血病干细胞/起始细胞（LSC/LIC）中高表达，并可作为独立的预后指标。通过小鼠骨髓移植等一系列实验证实，过表达野生型而非KH3-4功能域突变型（已被证实丧失m6A结合能力）的IGF2BP2可以促进AML的发生；与之相反，敲低或敲除IGF2BP2均可抑制AML的发生和进展，延长小鼠的存活时间。

值得注意的是，IGF2BP2促进AML发生的能力依赖于细胞中m6A修饰的存在，当METTL14被敲除时该能力则被显著抑制。这些证据共同提示IGF2BP2在AML中的促癌功能依赖于其识别m6A修饰的能力。

转录组测序提示IGF2BP2主要调控了细胞中的代谢通路，进一步的代谢组学分析表明谷氨酰胺代谢以及三羧酸循环通路中的中间代谢物在IGF2BP2敲低后显著下降。通过一系列体外及细胞内实验，研究团队证实IGF2BP2可直接结合谷氨酰胺代谢通路中的关键转录本MYC、SLC1A5、GPT2的m6A修饰，并招募PABP1、eIF4E等因子促进靶基因的稳定性和翻译水平，从而满足AML细胞对于谷氨酰胺代谢的高需求，促进AML细胞的生长、扩增及干性，并抑制细胞分化和凋亡。

值得一提的是，虽然长期以来认为癌细胞采用糖酵解方式低效率地消耗大量葡萄糖以维持自身的快速扩张（Warburg效应），但去年发表在Nature杂志上的一个研究发现真正大量消耗葡萄糖的其实是肿瘤微环境中的免疫细胞，而癌细胞则以谷氨酰胺作为主要的营养来源。因此，该研究发现的IGF2BP2通过识别m6A修饰调控AML细胞的谷氨酰胺摄入及代谢过程提示靶向IGF2BP2具有潜在的抗白血病效果。

基于上述发现，研究团队进一步利用虚拟筛选进行IGF2BP2小分子抑制剂的开发，最终发现一个化合物并命名为CWI1-2。体外和细胞内实验提示CWI1-2可直接结合IGF2BP2的KH4结构域，竞争性抑制IGF2BP2与m6A修饰的靶RNA的结合。在细胞水平上，CWI1-2可有效抑制IGF2BP2高表达的白血病细胞系和原代白血病病人细胞的生长，而在同一浓度下不影响或仅轻微影响IGF2BP2低表达的白血病细胞系及正常造血干细胞的生长。研究团队进一步在小鼠模型中证实了以CWI1-2靶向IGF2BP2作为AML治疗策略的可行性，并基于细胞实验提出以CWI1-2联合化疗药物作为AML治疗手段的设想。

广州实验室翁桁游研究员、黄凤副研究员、中国医科大学的于兆进教授、美国希望之城的陈振华博士为论文共同第一作者；陈建军教授、黄慧琳研究员、魏敏杰教授、翁桁游研究员为论文共同通讯作者。

广州实验室翁桁游课题组聚焦于肿瘤表观修饰的基础及转化研究，尤其关注白血病和肺癌，现已联合广州医科大学呼吸病国家重点实验室进行肺癌的表观遗传机制和靶向研究。课题组常年招聘具有相关研究经验（肿瘤学、免疫学、生物信息学等）的博士后、实习研究员等，经费充足，待遇优厚，欢迎感兴趣的研究人员加入。详见课题组网页：wenglab.cn

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ccell.2022.10.004

转自：“生物世界”微信公众号

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