Ebselen

英纽林2025年11月7日 15:00 湖北 听全文 编者荐语： 系统阐述了m6A、m7G、m5C、m1A、Ψ、Nm 六大 RNA 修饰系统的 “写入-擦除-读取” 调控机制、疾病关联及研发进展。其中m6A （占 RNA 修饰 50% 以上）是核心研究对象，一起了解下 RNA 修饰系统作为精准医疗靶点的突破性进展与临床转化前景。 以下文章来源于表观生物 ，作者市场部rayce 自1957年假尿苷被发现以来，科学家们已鉴定出超过170种RNA修饰。RNA修饰通过"写入-擦除-读取"（Writers-Erasers-Readers）的精密调控网络，能够在不改变DNA序列的情况下动态调节基因表达，影响RNA的加工、转运、翻译和降解等关键过程。随着检测技术的进步和转录组范围内修饰图谱的绘制，我们发现这些"化学标记"在癌症、免疫疾病、神经系统疾病等多种疾病中发挥着关键作用，为药物开发提供了全新的靶点类别。 RNA修饰系统正在迅速成为精准医疗的下一个前沿阵地。2024年，首个专门设计用于抑制RNA修饰酶的小分子药物——METTL3抑制剂STM2457及其优化版本STC-15成功进入临床试验。 2025年9月17日，芝加哥大学 何川 教授团队在《 Nature Reviews Drug Discovery 》（IF：101.8）发表题为" RNA modification systems as therapeutic targets "的综述文章。该综述系统阐述了六大RNA修饰系统（m6A、m7G、m5C、m1A、Ψ、Nm）的"写入-擦除-读取"调控机制及其疾病关联。文章重点聚焦m6A通路，详细介绍了METTL3、FTO、YTHDF等关键蛋白的抑制剂开发进展。以首个进入临床的METTL3抑制剂为里程碑，该文突显了这一新策略在癌症和免疫治疗中的广阔前景，标志着一个全新药物研发领域的到来。 1 N6-甲基腺苷（N6-methyladenosine，m6A） m6A是哺乳动物mRNA中最丰富的内部修饰，占所有RNA修饰的50%以上。平均每个转录本含有3个m6A修饰位点，主要富集在3'非翻译区和终止密码子附近的RRm6ACH共识序列中。这种修饰覆盖mRNA的每个区域，但在3'UTR区域最为集中。这种修饰在进化上高度保守，从酵母到人类都存在，表明其生物学重要性。 m6A的动态调控由三类蛋白协同完成： 写入蛋白（Writers）： METTL3和METTL14负责催化m6A的形成； 擦除蛋白（Erasers）： FTO和ALKBH5负责移除m6A修饰； 读取蛋白（Readers）： 多种RNA结合蛋白（RBP）负责识别m6A修饰并执行下游功能，调控RNA的加工、转运、翻译和稳定性。 m6A修饰的可逆调控循环。a）显示“写入”蛋白复合物（METTL3/METTL14）催化腺嘌呤（A）甲基化为m6A，而“擦除”蛋白（FTO/ALKBH5）则可以去除这一修饰。b）列举了识别m6A的“读取”蛋白家族（如YTHDF、IGF2BP等），它们介导了后续的RNA剪接、输出、翻译和降解等多种生物学功能。 （1）m6A Writers：METTL3与METTL14 METTL3和METTL14形成稳定的异二聚体，是催化m6A形成的核心复合物 。其中，METTL3是主要的催化亚基，负责结合甲基供体S-腺苷甲硫氨酸（SAM）；而METTL14则主要起结构性作用，通过稳定复合物来促进RNA的结合与甲基化。 1）在癌症通路中的作用: m6A修饰如何调控与癌症密切相关的三大信号通路 调控AKT通路： 在子宫内膜癌中，METTL3/14的下调或突变导致m6A水平降低，这会减少AKT通路负调控因子PHLPP2 mRNA的翻译，同时增加正调控因子mTORC2相关mRNA的稳定性，最终导致AKT信号通路的异常激活，促进肿瘤增殖； 驱动多种癌症： METTL3在多种癌症中表达上调。在前列腺癌中，它通过高甲基化MYC mRNA来促进癌症进展。在AML中，METTL3同样高表达，其靶向的MYC、BCL2和PTEN等转录本被高度甲基化，从而提高翻译效率，抑制细胞分化并推动白血病进程； 调控p53通路： 在AML中，METTL3/14高表达导致p53抑制剂MDM2的mRNA被过度甲基化，增加了MDM2蛋白的表达，从而抑制了p53信号。并且METTL3本身也能与p53蛋白结合，竞争性地抑制MDM2对p53的降解，从而起到稳定p53的作用，显示出其功能的复杂性； 调控Wnt/β-catenin通路： 在骨肉瘤中，METTL3通过高甲基化Wnt通路关键介质LEF1的mRNA，促进其表达，进而激活Wnt/β-catenin信号，驱动肿瘤细胞的增殖和侵袭； 调控非编码RNA： METTL3还能通过甲基化初级microRNA (pri-miRNA)来调控其成熟过程。例如，在结直肠癌中，METTL3高甲基化pri-miR-1246，促进其成熟为miR-1246，后者通过抑制肿瘤抑制因子SPRED2来促进肿瘤增殖； 非催化功能： 除了催化活性，METTL3还能直接与翻译机器互作，促进带有m6A修饰的癌基因（如EGFR）的翻译，这一功能不完全依赖其酶活性。 2）在免疫系统中的作用: METTL3对T细胞的稳态和分化至关重要，它通过甲基化JAK-STAT信号通路抑制因子SOCS家族的转录本进行调控。 METTL3通过增强CD40、CD80等关键分子mRNA的翻译，促进树突状细胞的成熟与激活。 在肿瘤免疫中，敲除METTL3或METTL14可以激活肿瘤细胞的IFN-γ反应，从而增强抗PD-1免疫疗法的效果。 3）METTL3/METTL14抑制剂的研发： 基于腺嘌呤的抑制剂 UZH1a和UZH2被率先发现，它们能在细胞内有效降低mRNA的m6A水平并抑制癌细胞增殖； STM2457是一款首创的、非腺苷结构的METTL3抑制剂，对METTL3-METTL14复合物具有纳摩尔级的亲和力（Kd=1.4 nM）。在AML细胞系中，它能有效降低m6A水平，抑制癌基因翻译，并最终抑制细胞增殖 。在AML的患者来源异种移植（PDX）小鼠模型中，STM2457有效抑制了肿瘤生长并显著延长了小鼠的生存期。该抑制剂还能增强肿瘤细胞的抗原呈递，与抗PD-L1疗法产生协同效应； STC-15是STM2457的优化衍生物，具有更强的效力和更好的代谢稳定性。 STC-15已进入针对实体瘤患者的临床I期研究（NCT05584111），这是一个里程碑式的成就，证明了靶向RNA修饰系统是可行的治疗策略。 已报道的METTL3小分子抑制剂的化学结构，包括UZH1a、UZH2、STM2457以及进入临床的STC-15 METTL3抑制剂STM2457的作用机制及体内药效。METTL3通过甲基化SP1、MYC等癌基因mRNA来促进AML细胞增殖；STM2457通过抑制该过程来发挥抗癌作用，并在小鼠模型中被证实能有效缩小肿瘤并延长生存期 （2）m6A Erasers：FTO与ALKBH5 FTO和ALKBH5的发现揭示了m6A的可逆性。它们都属于依赖铁离子和α-酮戊二酸（α-KG）的双加氧酶。 1）FTO： 底物与功能： FTO是首个被发现的RNA去甲基化酶。它的底物多样，不仅包括mRNA内部的m6A，还包括临近5'帽子结构的m6Am以及tRNA上的m1A。但在癌细胞中，其主要通过调控mRNA内部的m6A来发挥功能； 在癌症中的作用： FTO的功能具有高度的细胞背景依赖性。在AML等大多数癌症中，FTO为癌基因，通过去除ASB2、RARA、MYC等靶基因mRNA上的m6A修饰来增强其稳定性，从而促进肿瘤发生和对酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）的耐药。FTO还能通过调控糖酵解来帮助肿瘤细胞逃避免疫监视。然而，在卵巢癌、结直肠癌等少数癌症中，FTO又表现出抑癌基因的功能。 2）ALKBH5: 底物与功能： 与FTO不同，ALKBH5的底物专一性更强，目前已知仅作用于mRNA上的m6A、。两者在细胞内的定位也不同，ALKBH5几乎完全定位于细胞核，而FTO则可在核 和细胞质中穿梭； 在癌症与免疫中的作用： ALKBH5主要为癌基因。在胶质母细胞瘤干细胞（GSCs）中，ALKBH5通过去甲基化FOXM1转录本以维持其表达，对GSC的增殖和致瘤性至关重要。在免疫方面，ALKBH5抑制抗肿瘤免疫，其机制包括：通过去甲基化PD-L1 mRNA的3'UTR来维持其蛋白表达，以及通过调节乳酸转运体来增加抑制性免疫细胞在肿瘤微环境中的积聚。 3）FTO和ALKBH5抑制剂的研发: a) FTO抑制剂: 天然产物 莱茵（Rhein）是首个被发现的FTO抑制剂； FDA批准的抗炎药 meclofenamic acid及其衍生物FB23-2被证明是高效的FTO抑制剂。FB23-2在AML的PDX小鼠模型中表现出强大的抗肿瘤活性。其优化衍生物Dac51能增强T细胞的抗肿瘤反应，并与抗PD-L1疗法协同作用； FDA批准的帕金森病药物 恩他卡朋（entacapone）也被发现是一种高选择性的FTO抑制剂。 b) ALKBH5抑制剂: 通过计算机筛选发现了MV1035等早期抑制剂； ALK-04是首个被报道的ALKBH5特异性抑制剂，在小鼠模型中能增强免疫疗法的效果； 最近，通过高通量筛选发现了一类新型高选择性抑制剂，其中compound 20m对ALKBH5的选择性比FTO高出1000倍以上。 FTO抑制剂FB23-2的作用机制与体内药效。FTO通过稳定癌基因mRNA促进AML细胞增殖；FB23-2通过抑制FTO，导致m6A在这些mRNA上累积并被降解，从而抑制癌症，并在动物模型中被证实有效 （3）m6A Readers：YTH、IGF2BP家族及其他 1）YTH结构域蛋白：这是研究最深入的m6A读取蛋白家族。 YTHDF1： 主要功能是促进其靶标mRNA的翻译。它在多种肿瘤中高表达，与预后不良相关，并通过增强癌基因翻译来促进卵巢癌和膀胱癌的进展。在免疫系统中，YTHDF1在树突状细胞中调控抗原降解，敲除YTHDF1能够增强抗肿瘤免疫反应，并提高抗PD-L1疗法的效果。此外，它还与化疗耐药有关，例如，在结直肠癌中，YTHDF1通过促进谷氨酰胺代谢关键酶GLS1的翻译来导致对顺铂的耐药； YTHDF2： 主要功能是招募降解复合物以加速mRNA的衰变。它在细胞状态转换（如干细胞分化）中起着关键作用，通过降解干性维持相关转录因子来促进分化。在多种癌症中，YTHDF2是癌基因，例如它能促进白血病干细胞的生成，并在肝癌中通过降解抑癌基因SOCS2的mRNA来激活JAK-STAT通路； YTHDF3： 与YTHDF1和YTHDF2协同作用，同时调控mRNA的翻译和降解。它能促进乳腺癌的脑转移； YTHDC1： 是定位于细胞核的读取蛋白，主要调控pre-mRNA的剪接和核输出。它能促进AML细胞的存活； YTHDC2： 同样在细胞核内，调控翻译和降解，对精子发生至关重要。 2）IGF2BP家族（IGF2BP1/2/3）: 这是一类重要的细胞质m6A读取蛋白 。它们通过识别m6A修饰来增强靶标mRNA的稳定性和翻译。 IGF2BP蛋白在多种癌症中作为癌基因，其关键靶标包括MYC和PD-L1。例如，在AML中，IGF2BP2通过调控谷氨酰胺代谢来支持白血病细胞的增殖。 3）其他读取蛋白: HNRNP蛋白（HNRNPA2B1、HNRNPC）： 通过m6A诱导的“RNA结构开关”机制来结合RNA，主要调控RNA的剪接。 eIF3： 可能在5'UTR结合m6A，介导不依赖于帽子的翻译启动。 4）m6A读取蛋白抑制剂的研发: a）YTHDF抑制剂： 由于YTHDF家族蛋白的结合口袋高度保守，开发高选择性抑制剂具有挑战性。 Ebselen是一种非选择性的YTHDF抑制剂； Salvianolic acid C是首个靶向YTHDF1的抑制剂，在脆性X综合征的神经细胞模型中显示出治疗潜力； DC-Y13-27是一款靶向YTHDF2的抑制剂，在小鼠模型中能减少免疫抑制细胞的浸润，增强放疗和抗PD-L1免疫疗法的抗肿瘤效果。 b）IGF2BP抑制剂: BTYNB能阻断IGF2BP1与MYC mRNA的相互作用，抑制黑色素瘤细胞的增殖； CWI1-2能选择性地与IGF2BP2相互作用，在AML的体外和体内模型中均显示出抗肿瘤活性。 IGF2BP2抑制剂CWI1-2的作用机制与体内药效。IGF2BP2通过稳定癌基因mRNA来支持AML的谷氨酰胺代谢；CWI1-2通过阻断这一过程来抑制肿瘤，并在动物模型中被证实有效。 靶向RNA修饰（主要是m6A）在多个治疗领域的应用潜力。这包括调节免疫稳态、增强肿瘤免疫疗法效果、克服肿瘤耐药性、改进干细胞治疗以及治疗神经系统疾病 meRIP-seq Epi™ m6A Immunoprecipitation Kit 2 N7-甲基鸟苷（N7-methylguanosine，m7G) m7G修饰广泛存在于多种RNA上，包括tRNA、mRNA和rRNA 。它在不同类型的RNA上发挥着独特且关键的功能，尤其是在调控蛋白质翻译方面。 m7G在不同RNA上的功能 tRNA上的m7G： m7G修饰在tRNA中高度保守，通常位于三叶草结构的第46位碱基。它通过与邻近核苷酸相互作用，在tRNA上产生一个正电荷，这对于稳定tRNA的三级结构至关重要，从而减少核糖体在翻译过程中的暂停，确保翻译的高效进行。 mRNA上的m7G： 5'帽子m7G： 这是mRNA在加工过程中形成的标准5'帽子结构，它与帽子结合复合物以及翻译起始因子eIF4E相互作用，对于促进RNA的剪接、核输出和翻译至关重要。 内部m7G： 除了帽子结构，哺乳动物的mRNA内部也存在m7G修饰。这种内部修饰可以通过不依赖于5'帽子的机制来调控翻译。一个已被鉴定的内部m7G“读取”蛋白是QKI-7。在化疗压力下，QKI-7能促进带有内部m7G修饰的mRNA定位到应激颗粒中，从而敏化癌细胞，增强阿霉素等化疗药物的效果。 miRNA上的m7G： 内部的m7G修饰能够防止miRNA形成二级结构，从而促进其加工成熟过程。 m7G Writers：METTL1-WDR4复合物 在人体细胞中，METTL1和其辅助因子WD repeat domain 4（WDR4）共同构成甲基转移酶复合物，负责催化tRNA和部分mRNA上的m7G修饰。 1）在癌症中的核心作用: 越来越多的证据表明，METTL1-WDR4复合物通过修饰tRNA来驱动肿瘤的进展。在多种癌症中，METTL1和WDR4的表达水平升高，导致tRNA上的m7G修饰增加； 例如，精氨酸tRNA（Arg-TCT）的m7G水平升高，会特异性地促进含有对应AGA密码子的癌基因mRNA的翻译，而这些mRNA往往编码的是细胞周期调控相关的基因； 在肝细胞癌（HCC）中，癌基因MYC激活WDR4，导致tRNA的m7G丰度增加，进而促进了细胞周期蛋白B1（CCNB1）的翻译，最终激活PI3K/AKT信号通路并促进p53的降解； 在AML、胶质母细胞瘤、肺癌、头颈鳞癌和肝内胆管癌等多种癌症中，都已证实METTL1通过tRNA m7G修饰调控翻译来发挥其促癌作用。 2）功能的双重性: 尽管METTL1主要表现为癌基因，但它也可能具有抑癌功能。例如，在肺癌中，METTL1通过在miRNA上添加m7G修饰来调控其加工过程，从而可能发挥抑制肿瘤的作用。这表明，m7G在不同RNA上的修饰可能导致截然不同的生物学后果。 3）治疗潜力与挑战: METTL1和WDR4作为明确的癌症驱动因子，使其成为极具吸引力的治疗靶点。高水平的METTL1表达通常与癌症患者的不良预后相关，而在多种癌细胞系中敲低METTL1能够有效抑制细胞生长和肿瘤形成。然而，文章明确指出，目前尚无针对METTL1或WDR4的特异性抑制剂被报道。未来的药物开发策略可能包括： 设计能够竞争性结合METTL1的SAM结合口袋的小分子抑制剂，但需要确保其高选择性，以避免影响体内其他众多的SAM依赖性酶； 基于已解析的METTL1-WDR4复合物晶体结构，设计能够破坏两者相互作用的抑制剂； 鉴定m7G的读取蛋白，这可能会揭示出更多潜在的治疗靶点。 TRAC-seq：m7G修饰测序 3 5-甲基胞嘧啶（5-Methylcytosine，m5C） m5C修饰广泛存在于多种RNA上，包括mRNA、tRNA、rRNA以及非编码RNA（如lncRNA和miRNA），在RNA代谢的多个层面发挥着重要作用。 （1）m5C Writers：NSUN家族与TRDMT1 1）NSUN家族: 功能分工： 家族成员功能多样，NSUN2、NSUN6和TRDMT1负责tRNA的甲基化，这对维持tRNA稳定性和调控密码子识别至关重要。NSUN1和NSUN5则催化rRNA上的m5C，影响核糖体的三级结构和生物合成。此外，NSUN2、NSUN3和NSUN4还参与线粒体内RNA的甲基化，调控线粒体的翻译过程； 在癌症中的作用： NSUN2是研究最深入的成员，在多种癌症中表达上调并与不良预后相关 。例如，在HCC中，NSUN2通过甲基化并稳定具有促癌功能的lncRNA H19来发挥作用。敲低NSUN2能够抑制HCC细胞的增殖、迁移和侵袭； 与其他疾病的关联： NSUN2功能缺失会导致tRNA不稳定，这与智力障碍等神经发育性疾病有关。 2）TRDMT1: 双重功能： TRDMT1不仅在细胞质中催化tRNA的m5C甲基化，还能在细胞核内发挥关键作用。在DNA损伤应答中，TRDMT1会被招募到损伤位点 催化DNA： RNA杂合体中RNA链的m5C甲基化； 在DNA修复中的作用： 这些新形成的m5C位点会被“读取”蛋白RAD52识别，从而启动同源重组DNA修复通路。因此，抑制TRDMT1-RAD52轴不仅能诱导癌细胞凋亡，还能增强癌细胞对放疗和PARP抑制剂的敏感性，为同源重组缺陷的癌症提供了新的治疗策略。 （2）m5C Readers：ALYREF、YBX1及其他 目前已鉴定出多个m5C的读取蛋白，它们负责识别m5C并介导下游的生物学效应。 1）ALYREF: 功能： ALYREF能够结合mRNA上的m5C，并促进其靶标mRNA从细胞核输出到细胞质； 在癌症中的作用： ALYREF在HCC、膀胱癌、神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤等多种癌症中高表达。它通过稳定并维持MYC、PKM2等癌基因转录本的表达来驱动肿瘤进展。敲低ALYREF能抑制胶质母细胞瘤的生长。因此，开发靶向ALYREF的小分子抑制剂对多种癌症，特别是MYC驱动的癌症，具有重要的临床价值； 在病毒感染中的作用： ALYREF还能促进带有m5C修饰的病毒RNA的输出，从而增强逆转录病毒的复制，使其成为潜在的抗病毒靶点。 2）YBX1: 功能： YBX1是另一个关键的m5C读取蛋白，在膀胱癌中高表达并与疾病进展正相关； 作用机制： YBX1识别m5C修饰后，会招募RNA稳定蛋白ELAVL1，共同稳定一个被高度m5C甲基化的癌基因转录本HDGF，从而促进肿瘤发生 。其m5C结合口袋的晶体结构已被解析，显示出被小分子靶向的潜力。 3）其他读取蛋白：除了上述蛋白，RAD52（参与DNA修复）和FMRP（与TET1协同作用于DNA损伤位点）也被认为是m5C的读取蛋白。 （3）m5C Erasers：TET家族 ●功能： RNA m5C修饰的可逆性是通过TET（ten-eleven translocation）蛋白家族实现的。TET蛋白最初被发现能够氧化DNA上的5-甲基胞嘧啶 (5mC)，后来被证实也能氧化RNA上的m5C； ●与疾病的关联： TET基因，特别是TET2，在人类癌症中经常发生突变，例如在大约20%的白血病患者中能检测到TET2突变； ●作用机制： 一项研究揭示了TET2介导的RNA m5C氧化在白血病中的具体作用：TET2能够氧化白血病干细胞中TSPAN13 mRNA上的m5C，阻止了读取蛋白YBX1对其的识别和稳定作用，从而抑制白血病干细胞的自我更新。 尚未有针对任何一个m5C调控蛋白的特异性抑制剂被设计出来。 m5C-BS-seq 4 N1-甲基腺嘌呤（N1-methyladenosine，m1A） m1A主要存在于tRNA中，但在mRNA和lncRNA中也有发现。它在调控基因表达，特别是在蛋白质翻译和线粒体功能方面起重要作用。 m1A的功能： 在tRNA上的功能： tRNA上的m1A修饰对于维持tRNA的稳定性至关重要，进而调控翻译的起始和延伸过程。被高度m1A甲基化的tRNA更容易富集在起始核糖体和多聚核糖体上，通过增强与延伸因子eEF1a的相互作用来促进蛋白质合成； 在mRNA上的功能： mRNA上的m1A修饰主要富集在5' UTR，并与选择性翻译起始有关。 （1）m1A Writers：TRMT家族 m1A的写入主要由TRMT家族的甲基转移酶催化，包括TRMT6-TRMT61A复合物、TRMT61B和TRMT10C。这些酶的异常表达与多种疾病密切相关。 1）TRMT6-TRMT61A复合物: 在癌症中的作用： TRMT6和TRMT61A的高表达与胶质瘤患者的不良预后相关。敲低TRMT6能抑制胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。在HCC中，该复合物的表达也显著升高。其具体机制是通过在tRNA上添加m1A58修饰，确保下游PPARG mRNA的正确翻译，后者进一步调控胆固醇生物合成并激活Hedgehog致癌信号通路； 抑制剂研发： 通过药物筛选，一种名为福美双（thiram）的抗微生物药物被发现可以抑制TRMT6-TRMT61A复合物的形成。尽管其直接作用机制尚未完全验证，但thiram能够特异性地降低m1A水平并抑制肝脏肿瘤的生长，证明了靶向m1A写入蛋白用于癌症治疗的巨大潜力。 2）TRMT61B 和 TRMT10C: 这两个酶主要在线粒体内发挥作用。TRMT61B负责甲基化线粒体mRNA和16S rRNA，其异常表达与阿尔茨海默病有关。TRMT10C则甲基化线粒体tRNA，其突变与线粒体疾病相关。此外，TRMT10C在妇科癌症中也作为癌基因。 （2）m1A Erasers：ALKBH家族 m1A修饰的可逆性由ALKBH家族的去甲基化酶介导，主要是ALKBH1和ALKBH3。 1）ALKBH1: 功能： ALKBH1能够去除绝大多数tRNA上m1A58位点的甲基化。这一过程会导致起始甲硫氨酸tRNA的降解，从而影响翻译效率； 与疾病的关联： 在胰腺癌中，ALKBH1的表达水平与患者的预后负相关。它也与心血管疾病有关，但其m1A依赖性机制尚不明确。值得注意的是，ALKBH1还能氧化线粒体tRNA上的m5C，显示其底物的多样性。 2）ALKBH3: 功能： ALKBH3能够催化DNA和多种RNA（包括tRNA、rRNA和mRNA）上m1A的去甲基化。在tRNA上，失去ALKBH3会导致m1A积累，从而降低蛋白质合成效率并抑制癌细胞增殖； 在癌症中的作用： 在卵巢癌和乳腺癌中，ALKBH3的水平升高。它通过去除细胞因子CSF-1 mRNA上的m1A修饰，延长了CSF-1 mRNA的半衰期，导致CSF-1蛋白水平升高，最终促进肿瘤的转移和侵袭。 m1A-seq 5 假尿苷（Pseudouridine，Ψ） Ψ是尿苷的一种异构体，是第一个被发现的RNA修饰，也是细胞内丰度最高的RNA修饰。它广泛存在于rRNA和tRNA中，也存在于mRNA、miRNA和snRNA等其他RNA上。这种修饰通过尿苷的C5-N1键异构化形成，不涉及甲基基团的添加。 Ψ的功能 在rRNA中的功能： Ψ修饰频繁出现在核糖体的关键功能区域，如肽基转移酶中心和解码区。这些位点的Ψ修饰对于维持正常的翻译功能和核糖体生物合成至关重要； 在tRNA和mRNA中的功能： tRNA反密码子区域的Ψ修饰能够调控与密码子的碱基配对。而在mRNA上，终止密码子（UAA、UAG、UGA）的假尿苷化能够导致终止密码子通读，即核糖体越过终止密码子继续翻译； 在snRNA中的功能： 存在于snRNA上的Ψ修饰则参与调控mRNA的剪接过程。 （1）Ψ Writers：PUS酶与DKC1 Ψ修饰的催化形成主要通过两种机制： 由假尿苷合酶（PUS）家族直接催化； 由dyskerin（DKC1）在H/ACA基序的snoRNA的引导下催化完成。 文章指出，mRNA上的假尿苷化水平是动态变化的，例如在热休克等应激条件下会发生改变，但其在不同疾病刺激下的变化模式仍需深入研究。 （2）疾病关联与治疗潜力 Ψ修饰的失调与疾病，特别是癌症，密切相关。 1）在癌症中的作用: 例如，与MYC表达水平相关的snoRNA SCARNA15能够引导剪接体RNA的假尿苷化，进而影响肿瘤抑制基因的剪接，促进癌细胞生长； 一个关键的例子是，PUS酶家族成员PUS7在胶质母细胞瘤组织中高表达。它通过催化tRNA的Ψ修饰来促进蛋白质翻译，从而维持肿瘤的生长。 2）抑制剂研发: 针对PUS7的药物研发已取得初步成功 。通过药物筛选，科学家发现了一款名为C17的小分子化合物，它可以有效抑制PUS7的催化活性； C17能够在纳摩尔浓度下有效抑制胶质母细胞瘤干细胞（GSC）的生长，并在小鼠模型中抑制了肿瘤的生长，充分展示了靶向Ψ修饰通路用于癌症治疗的巨大潜力。 PA-Ψ-seq 6 2'-O-甲基化（2′-O-methylation，Nm） Nm修饰指的是在核糖的2'-羟基上添加一个甲基基团，它可以发生在四种核糖核苷酸中的任意一种上。该修饰广泛存在于tRNA、rRNA、snRNA和mRNA等多种RNA上。是维持RNA稳定性的重要机制。 Nm的功能 分子机制: 与直接修饰碱基不同，Nm修饰不直接干扰碱基配对。它的主要作用是保护RNA免受核酸酶的降解，同时它还能增强RNA-RNA相互作用，但会破坏RNA-蛋白质相互作用和RNA的三级结构； 生物学效应： 通过上述机制，Nm修饰在调控RNA的稳定性、翻译和剪接过程中起重要作用。 Nm Writers及其疾病关联 1）FTSJ1与神经系统疾病: FTSJ1是一种tRNA Nm甲基转移酶。编码该酶的基因与X连锁智力障碍有关； 在小鼠模型中，敲除Ftsj1会导致苯丙氨酸tRNA（tRNA-Phe）的丰度显著下降，进而引发大脑发育相关基因的翻译缺陷。这表明FTSJ1介导的tRNA Nm修饰对大脑的正常发育至关重要。 2）Fibrillarin（FBL）与癌症: FBL在snoRNA的引导下负责催化rRNA的甲基化，敲低FBL会减少核糖体的生物合成和蛋白质的合成； FBL也能催化mRNA内部的Nm修饰，这会增加mRNA的丰度但同时阻碍其翻译； FBL在多种癌症中过表达，并可能通过支持核糖体的大量生成来促进肿瘤细胞的生长。 3）Nm与先天免疫: Nm修饰在区分“自我”与“非我”转录本，以避免触发先天免疫反应方面，发挥重要作用； 在mRNA的5'帽子结构上，由帽子甲基转移酶CMTR1和CMTR2进行的连续两次Nm修饰，能够防止机体自身的RNA激活病毒RNA感受器RIG-I，从而避免自身免疫反应； 病毒也利用这一机制来逃避免疫。例如，HIV-1病毒会招募宿主的甲基转移酶FTSJ3，对其自身的RNA进行内部Nm修饰，从而逃避宿主的免疫监视。 挑 战 1、功能的高度背景依赖性与潜在毒性 RNA修饰的功能是高度动态且依赖于细胞和疾病背景的。例如，在小鼠中完全敲除METTL3是胚胎致死的，但它在多种癌症中又是癌基因。 这意味着治疗窗口可能很窄，需要精确控制给药剂量和时间来平衡疗效与毒副作用。使用靶向递送和控释技术可能是解决这一问题的方向。 2、开发高特异性抑制剂的难度 许多RNA修饰蛋白家族（如METTL家族、ALKBH家族、YTHDF家族）的催化结构域或结合口袋高度保守，这使得开发高选择性的抑制剂极具挑战性。 例如，靶向α-KG结合位点的FTO抑制剂可能会抑制所有依赖α-KG的酶，而不仅限于FTO和ALKBH5。 解决方案可能包括：设计靶向特异性底物结合域的抑制剂，或者开发变构抑制剂。 3、酶活性依赖与非依赖的双重功能 许多修饰蛋白（如METTL3）除了催化活性外，还具有不依赖于酶活性的“脚手架”等功能。 使用小分子抑制剂可能只阻断其催化功能，而其非催化功能依然存在。相比之下，使用PROTAC等蛋白降解技术会同时消除这两种功能。因此，在药物开发时必须仔细考虑选择何种抑制模式。 4、靶蛋白在不同癌症中的双重角色 一些关键蛋白，如FTO和ALKBH5，在大多数癌症中是促癌的，但在某些特定类型的癌症中又抑癌。 这种复杂性使得全身性抑制可能带来非预期的副作用。未来的解决方案可能是利用CRISPR介导的RNA编辑技术（如dCas13b-ALKBH5），实现对特定癌基因mRNA的位点特异性去甲基化，从而达到精准治疗的目的，避免“脱靶”效应。