METTL3的O-GlcNAc糖基化通过m6A-IGF2BP3依赖机制上调MCM10表达驱动肝癌进展

本研究针对肝癌中METTL3蛋白翻译后修饰的调控机制展开，揭示了O-GlcNAc糖基化通过稳定METTL3蛋白、增强其与WTAP互作，进而以m6A-IGF2BP3依赖性方式促进MCM10 mRNA稳定的新通路。研究人员开发的靶向肽段为肝癌治疗提供了新策略，论文发表于《Cell Death and Disease》。

在肝癌研究领域，RNA表观遗传修饰与蛋白质翻译后修饰的交叉调控一直是未解之谜。尽管N⁶-甲基腺苷(m⁶A)甲基转移酶METTL3在肝癌发生中的作用已被确认，但其如何通过动态化学修饰精确调控肿瘤进程仍不清楚。尤其令人困惑的是，作为细胞内最丰富的蛋白质糖基化修饰，O-GlcNAc糖基化是否参与调控m⁶A甲基化"书写器"的功能，这一问题直接关系到肝癌靶向治疗的突破。

来自重庆医科大学附属第二医院的研究团队通过多组学分析发现，METTL3在肝癌组织中存在显著的O-GlcNAc糖基化修饰。研究人员采用位点突变、肽段抑制等创新手段，首次揭示Thr186/Ser192/Ser193位点的O-GlcNAc修饰通过双重机制促进肝癌发展：一方面减弱E3泛素连接酶FBXW7介导的降解，另一方面增强METTL3与WTAP的互作稳定性。更引人注目的是，这种修饰通过m⁶A阅读蛋白IGF2BP3特异性稳定MCM10 mRNA——一个编码DNA复制关键因子的致癌基因，从而形成全新的METTL3-O-GlcNAc/MCM10/IGF2BP3调控轴。该研究发表于《Cell Death and Disease》，为肝癌治疗提供了同时靶向表观转录组和蛋白质修饰的创新思路。

研究团队运用了以下关键技术：临床样本队列分析（42对肝癌/癌旁组织）、化学酶标记法鉴定O-GlcNAc位点、体内外泛素化检测、m⁶A甲基化斑点杂交、RNA结合蛋白免疫沉淀测序（RIP-seq）筛选，以及基于睡美人转座酶系统的自发肝癌小鼠模型。

METTL3在肝癌中高度O-GlcNAc糖基化

sWGA pull-down和质谱分析显示，相比METTL14和WTAP，METTL3在肝癌细胞中具有更显著的O-GlcNAc修饰。临床样本证实这种修饰在肝癌组织特异性富集，且与患者不良预后相关。

OGT介导METTL3 Thr186/Ser192/Ser193位点修饰

通过截断体实验锁定METTL3 C端(260-580 aa)为OGT相互作用域。LC-MS/MS精确鉴定出三个保守修饰位点，其中三突变体(T186A/S192A/S193A)几乎完全丧失糖基化能力。

O-GlcNAc修饰增强METTL3致癌功能

回复实验表明，野生型METTL3能挽救敲低细胞的增殖/转移缺陷，而3A突变体失效。动物实验证实，仅野生型METTL3可促进皮下成瘤和肺转移，且这种效应依赖于O-GlcNAc修饰。

O-GlcNAc通过泛素化调控METTL3稳定性

TMG处理使METTL3半衰期延长2.3倍，而OGT敲降加速其降解。机制上，O-GlcNAc修饰阻碍FBXW7与METTL3结合，减少K48连接的多聚泛素化；同时USP5去泛素化酶协同增强METTL3稳定性。

MCM10是METTL3-O-GlcNAc的关键效应分子

m⁶A测序发现MCM10 mRNA修饰水平受METTL3糖基化状态调控。IGF2BP3特异性识别m⁶A修饰的MCM10 mRNA并延长其半衰期，形成正反馈环路。

靶向肽段抑制肝癌进展

设计的CPPtat-M2肽段能特异性阻断METTL3 O-GlcNAc修饰，在自发肝癌模型中使肿瘤负荷降低67%，且不影响突变体修饰。

这项研究开创性地揭示了蛋白质糖基化与RNA甲基化的交叉对话机制。从转化医学角度看，针对METTL3 O-GlcNAc修饰的肽段疗法具有高度特异性，为克服现有m⁶A抑制剂广谱性带来的毒副作用提供了新思路。理论层面，该研究建立了"蛋白质修饰-RNA表观遗传-DNA复制"的级联调控模型，为理解肿瘤代谢重编程与表观遗传的协同作用提供了范式。值得注意的是，METTL3 O-GlcNAc修饰不影响其甲基转移酶活性，而是通过稳定复合物架构发挥作用，这一发现拓展了对m⁶A调控复杂性的认知。未来研究可进一步探索该通路在肝癌免疫微环境调控中的作用，以及与其他METTL3翻译后修饰的交互关系。