编者按：近期，梅奥诊所综合癌症中心的研究人员发现了一种基因标志物——METTL16蛋白，利用这种标志物，临床医生或可能更有效、更精准地对胰腺导管腺癌（PDAC）进行治疗。日前，这项研究结果发表在Nature Cancer上。
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发表的论文标题截图
PDAC是最具侵袭性的恶性肿瘤之一，5年存活率中不足10%。吉西他滨是治疗局部晚期和转移性PDAC中应用最为广泛的单药化疗药物，然而，吉西他滨的疗效仍然有限。目前，新兴的临床研究正在探索吉西他滨与其他靶向药物联合治疗的益处，以获得更有效的PDAC治疗策略。
多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）是一种在DNA修复中起关键作用的核酸。由于潜在的同源重组（HR）缺陷，携带胚系或体细胞BRCA1/2突变的肿瘤对PARP抑制剂敏感。PARP抑制剂在具有HR缺陷的其他常见肿瘤中也显示了良好的活性。目前，PARP抑制剂已经被批准作为携带致病性BRCA1/2胚系突变PDAC患者的标准维持治疗方案。然而，只有大约10%的PDAC患者携带HR基因的致病性突变，大多数患者错失了令人鼓舞的治疗策略。
梅奥诊所的Zhenkun Lou博士及其同事开展研究并发现，METTL16-RNA复合物是MRE11介导的DNA末端切除的一种天然和有效的抑制剂。这种调控独立于METTL16的MTase活性。更重要的是，研究人员发现，METTL16高表达的PDAC肿瘤细胞可被PARP抑制剂选择性杀死，尤其是当与吉西他滨联用时。METTL16蛋白可能是PARP抑制剂治疗的一种新的生物标志物，而METTL16表达升高的PDAC患者可能从PARP抑制剂治疗中受益。因此，Lou博士团队的研究结果揭示了METTL16-RNA复合物的DNA末端切除调控机制，并为治疗PDAC提供了一种具有临床适用性的策略。
详细结果
1.METTL16参与DNA双链断裂（DSB）的修复
METTL16属于调节RNA甲基化的因子家族，其在DNA修复中的功能尚不清楚。在本研究中，研究人员发现，METTL16参与DNA双链断裂（DSB）的修复（图1）。METTL16表达与PDAC微阵列中累积的DNA损伤相关。METTL16的升高可能导致HR DNA修复缺陷，而这可能导致加速衰老、疾病或患癌风险增加。研究人员发现，METTL16敲低显著增加DNA末端切除依赖的修复（HR和微同源性介导的末端连接[MMEJ]），但对NHEJ或细胞周期没有明显影响。
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图1. METTL16抑制HR修复
（引自发表的原文）
2.METTL16通过ATM磷酸化调控HR修复
研究人员进一步探索了METTL16在HR修复中的潜在作用。结果发现，METTL16缺失细胞的DNA修复增强，而在METTL16敲除细胞中，METTL16的重新表达则使DNA修复不再增强，这证实了METTL16的作用是有靶点的。且METTL16在DNA修复中起负向作用。对METTL16蛋白序列的分析显示，在DNA损伤后，METTL16的Ser419被ATM磷酸化，ATM介导的METTL16磷酸化降低了其在HR修复中的抑制功能。
3.METTL16通过与一种名为MRE11的关键DNA修复核酸酶相互作用来抑制DNA修复
研究显示，METTL16在DNA末端切除中起抑制作用。DNA损伤后，ATM介导的Ser419位点的磷酸化可缓解DNA末端切除。为研究METTL16调控DNA末端切除的分子机制，研究人员检测了METTL16与参与HR初始步骤的关键DNA末端切除因子的相关性。结果发现，METTL16与MRE11、RAD50和NBS1（MRN复合物）相互作用，有趣的是，这些相互作用在DNA损伤后急剧减弱。MRE11是MRN复合体的核心，它可以启动DNA末端切除。这说明METTL16通过调控MRE11在DNA末端切除中发挥作用。研究还发现，METTL16缺失后ATM激活是完整的。这些结果表明METTL16通过与MRE11的相互作用抑制DNA末端切除。
4.METTL16通过RNA与MRE11相互作用
研究人员发现，出人意料地是，METTL16通过RNA与MRE11相互作用，而不是通过蛋白质与蛋白质的直接相互作用。因为METTL16在PDAC的一个亚群中高度表达并抑制HR，在细胞和小鼠模型中，METTL16高表达的PDAC细胞对PARP抑制剂的敏感性增加，特别是与吉西他滨联合使用时。
这些发现可能共同揭示了除了BRCA1/2突变的PDAC之外，无BRCA1/2突变但METTL16表达升高的PDAC也可能是PARP抑制剂治疗的靶点。此外，吉西他滨联合PARP抑制剂的治疗策略可能更有益。Lou博士认为，基于免疫化学方法的肿瘤METTL16表达的检测最终可能成为患者在开始治疗前的常规临床实践。
研究团队发现，METTL16在DNA修复中的作用独立于其在RNA m6A修饰中的作用。本研究之前的所有关于METTL16的文献都表明，METTL16在细胞活性中的作用取决于RNA m6A甲基转移酶活性。其次，引人注目的是，本研究揭示了RNA和RNA结合蛋白在DNA修复中的抑制作用。已经有几项研究调查了RNA促进DNA修复的功能。在这项研究中，Lou博士的研究团队揭示，在DNA修复调节中，RNA介导抑制复合体（METTL16-RNA-MRE11复合体）的形成，这表明RNA也可能是DNA修复的负调控因子。
总结
本研究揭示了RNA和RNA甲基转移酶METTL16在DNA修复中的抑制作用，这代表了DNA末端切除的一种调节模式。最重要的是，本研究表明，PARP抑制剂单独或联合吉西他滨可能是METTL16表达升高的PDAC患者的潜在治疗选择。
来源
Xiangyu Zeng et al, METTL16 antagonizes MRE11-mediated DNA end resection and confers synthetic lethality to PARP inhibition in pancreatic ductal adenocarcinoma, Nature Cancer (2022). DOI: 10.1038/s43018-022-00429-3
