7月4日，上海科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉如娟課題組與合作者在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》（Nature Communications）在線(xiàn)發(fā)表了題為“A cohort of mRNAs undergo high-stoichiometry NSUN6-mediated site-specific m⁵C modification”的研究論文，報(bào)道了人tRNA 5-甲基胞嘧啶（m⁵C）修飾酶NSUN6識(shí)別催化mRNA底物的分子機(jī)制，并闡明了其通過(guò)mRNA修飾活性促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞遷移的功能機(jī)制。

RNA上已發(fā)現(xiàn)170多種化學(xué)修飾，廣泛參與其生命周期調(diào)控。tRNA的修飾最為豐富，對(duì)其穩(wěn)定性、翻譯效率與準(zhǔn)確性，以及tRNA來(lái)源小RNA的生成具有關(guān)鍵作用。隨著RNA修飾檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，近些年研究發(fā)現(xiàn)許多原本存在于tRNA上的修飾也出現(xiàn)在mRNA中。除了m?A外，大多數(shù)mRNA修飾缺乏專(zhuān)一的修飾酶，通常由tRNA修飾酶介導(dǎo)。然而，tRNA特有的倒“L”形三級(jí)結(jié)構(gòu)與mRNA差異較大，目前對(duì)這些酶如何識(shí)別并修飾mRNA的機(jī)制仍了解甚少。此外，由于tRNA修飾酶具有多底物特性，存在復(fù)雜的串?dāng)_，進(jìn)一步限制了對(duì)其在mRNA中功能的獨(dú)立研究。

m?C是較為常見(jiàn)的一種修飾，廣泛存在于tRNA和mRNA上。課題組前期研究闡明了NSUN6對(duì)tRNA底物的識(shí)別機(jī)制以及催化機(jī)理，發(fā)現(xiàn)NSUN6識(shí)別催化tRNA底物依賴(lài)于tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)。近期有研究發(fā)現(xiàn)，NSUN6也可介導(dǎo)mRNA上的m⁵C修飾，但修飾mRNA底物的分子機(jī)制及介導(dǎo)的生物學(xué)功能仍有待明晰。

該研究首次提供了人源NSUN6在體外獨(dú)立且高效催化mRNA底物的生化證據(jù)，揭示了其介導(dǎo)高水平m⁵C修飾的mRNA底物所需要的結(jié)構(gòu)和序列特征。研究還進(jìn)一步通過(guò)突變NSUN6蛋白質(zhì)上結(jié)合RNA的關(guān)鍵氨基酸，發(fā)現(xiàn)NSUN6通過(guò)不同的RNA結(jié)合表面組合去識(shí)別tRNA和mRNA底物，從而為區(qū)分并獨(dú)立研究其在兩類(lèi)底物上的m⁵C修飾功能提供了可能。

利用不同的NSUN6酶活力突變體，該研究證實(shí)了NSUN6通過(guò)mRNA修飾活性促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞遷移，同時(shí)排除了tRNA修飾活性的干擾。值得注意的是，研究發(fā)現(xiàn)NSUN6并非通過(guò)作用于單一mRNA，而是調(diào)控一系列具有高m⁵C修飾水平、與細(xì)胞遷移密切相關(guān)的mRNA底物，從而促進(jìn)細(xì)胞遷移過(guò)程。此外，研究還鑒定到Y(jié)BX1和YBX3作為NSUN6介導(dǎo)的mRNA m⁵C修飾的“閱讀器”，能夠識(shí)別并穩(wěn)定NSUN6在乳腺癌細(xì)胞中的mRNA底物。進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)還嘗試將NSUN6高效修飾位點(diǎn)引入治療性mRNA分子中，發(fā)現(xiàn)單個(gè)位點(diǎn)的m⁵C修飾即可顯著提升其在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定性。該研究為多底物RNA修飾酶的催化機(jī)制和功能研究提供了新視角，同時(shí)也為mRNA藥物的優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。

圖1. NSUN6通過(guò)mRNA:m⁵C催化活性促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞遷移的機(jī)制示意圖

劉如娟課題組2022級(jí)博士研究生張媛媛和2021級(jí)博士研究生李蔡濤為本文共同第一作者，劉如娟教授、圣裘德兒童研究醫(yī)院徐貝思研究員以及中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王恩多研究員為本文的共同通訊作者，上?？萍即髮W(xué)為第一完成單位。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60873-4