Mol Cancer | 陈明联合团队发现circPOLR2A通过泛素化途径调控ERK信号参与肾透明细胞癌

肾透明细胞癌（clear cell renal cell carcinoma, cRCC）是肾细胞癌最常见的类型，由基因变化引起。在临床治疗中，往往会因为定位困难导致生存率较低[1]。因此，具有识别功能的生物标志物和治疗靶点对于cRCC的临床诊断和治疗具有重要意义。

 

环状RNA是在真核生物中通过反向剪切产生的共价闭合RNA分子，具有核酸外切酶抗性和比线性RNA更高的稳定性。越来越多的研究表明，环状RNA作为生物标记物，对疾病的靶向诊断、预后和治疗具有重要的临床意义。进一步研究环状RNA的作用有助于解析肾透明细胞癌的潜在机制。

 

2022年7月15日，东南大学附属中大医院泌尿外科陈明主任医师和江苏省肿瘤医院泌尿外科徐维章医师作为共同通讯在Molecular Cancer发表文章Circular RNA circPOLR2A promotes clear cell renal cell carcinoma progression by facilitating the UBE3C-induced ubiquitination of PEBP1 and, thereby, activating the ERK signaling pathway。研究结果表明，circPOLR2A的表达受YTHDF2影响，通过形成circPOLR2A  /UBE3C/PEBP1蛋白-RNA三元复合物增强UBE3C介导的PEBP1蛋白泛素化降解，进而调控ERK信号通路参与cRCC的形成。本研究通过解析circPOLR2A作用机制，为诊断和靶向治疗人cRCC提供了生物标志物和治疗靶标。

 

首先，在cRCC样本中，作者从GEO数据库（GSE100186；GSE137836）对比筛选挑9个显著性上调的circRNA，并经qRT-PCR检测筛选出表达丰度最高的circPOLR2A，最后选择cRCC细胞系中的两种细胞786O（circPOLR2A丰度最高）和Caki1（circPOLR2A丰度最低） 进行后续circPOLR2A功能验证。结果显示，circPOLR2A在cRCC细胞中稳定表达，并在体外条件下增强cRCC细胞增殖、迁移和侵袭，并抑制凋亡（如图1）。

 

图1 circPOLR2A增强cRCC细胞功能

 

随后作者探索circPOLR2A作为致癌基因在cRCC中发挥作用的潜在机制。使用circPOLR2A的生物素标记探针进行了pull-down实验并对产物进行质谱分析，发现circPOLR2A在cRCC细胞中并不发挥miRNA海绵功能。而通过蛋白组学分析、WB和pull-down等实验方法检测发现circPOLR2A和PEBP1的表达呈现负相关。

 

图2 circPOLR2A对PEBP1蛋白水平的影响

 

为进一步解析circPOLR2A机制，作者通过TeGO富集分析表明，circPOLR2A和PEBP1相互作用可能和蛋白质泛素化和降解途径相关。过表达和敲除circPOLR2A后加以蛋白酶抑制剂MG132处理发现，circPOLR2A可抑制PEBP1蛋白表达。随后作者引入UBE3C（一种参与PEBP1泛素化的特异性泛素E3连接酶）发现UBE3C和circPOLR2A存在结合并针对PEBP1表达具有协同作用。这提示：circPOLR2A可通过泛素-蛋白酶体途径介导UBE3C与PEBP1相互作用，从而降解PEBP1蛋白。

 

 

ERK通路在癌症的形成中起着重要作用。PEBP1作为Raf1/MEK/ERK通路的关键靶标，其上调将抑制ERK通路。作者发现过表达circPOLR2A抑制PEBP1的表达，促进p-ERK1/2的表达，而相反，敲低circPOLR2A则逆转这一结果。这提示：circPOLR2A通过下调PEBP1的蛋白水平激活ERK信号通路。

 

图4 circPOLR2A调控ERK信号通路

 

有研究表明，m6A修饰阅读器YTHDF2参与RNA代谢过程[2]。作者使用几种方法验证m6A修饰是否参与了circPOLR2A生成。首先使用SRAMP数据库预测circPOLR2A含有4个高置信度的m6A基序；使用MeRIP分析出circPOLR2A同识别m6A修饰的RARA（阳性对照）均在m6A靶点显著富集；又敲低m6A写入器METTL3和YTHDF2显著诱导circPOLR2A的表达；再构建m6A位点突变的circPOLR2A质粒circPOLR2A-MUT，发现敲低METTL3和YTHDF2显著诱导circPOLR2A-WT组中circPOLR2A的表达，而突变组无明显变化；最后作者使用RNA甲基化抑制剂DZNep处理发现，敲低YTHDF2诱导的circPOLR2A表达减弱。综上提示：m6A修饰参与了circPOLR2A的代谢过程。

 

图5 m6A解读器YTHDF2调控circPOLR2A的表达

 

综上所述，circPOLR2A是通过反向剪切从POLR2A基因的第9外显子和第10外显子衍生而来，并可被m6A修饰影响表达。circPOLR2A与UBE3C和PEBP1蛋白相互作用，形成circPOLR2A/UBE3C/PEBP1蛋白-RNA三元复合物通过泛素化途径降解PEBP1蛋白，抑制Raf1/ERK通路的激活，进而参与cRCC进程。作者解析了circPOLR2A在cRCC形成中的潜在机制，并为人类cRCC的诊断和治疗提供一个潜在的生物标志物和治疗靶点。

 

circPOLR2A在cRCC中的潜在的分子机制

 

原文链接：

https://doi.org/10.1186/s12943-022-01607-8

 

参考文献：

[1]Dabestani S, Thorstenson A, Lindblad P, Harmenberg U, Ljungberg B, Lundstam S. Renal cell carcinoma recurrences and metastases in primary nonmetastatic patients: a population-based study. World J Urol. 2016;34:1081–6.

[2]Chen Y, Ling Z, Cai X, Xu Y, Lv Z, Man D, et al. Activation of YAP1 by N6-Methyladenosine-modifed circCPSF6 drives malignancy in hepato cellular carcinoma. Cancer Res. 2022;82:599–614.

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