Mol Cell | 伊成器团队揭示PARP1介导的m⁶A负反馈调控机制

N6-甲基腺苷（m6A）是哺乳动物mRNA中丰度最高且研究最多的一种修饰。m6A修饰就像快递包裹上的“标签”，它决定了哪些RNA被稳定、哪些该被降解、哪些会被翻译，从而调控 RNA 转录后命运。长期以来，人们认为这套修饰系统的秩序由三类蛋白维持：“书写器”（writer） METTL3/METTL14复合体负责加上修饰，“擦除器”（eraser）FTO/ALKBH5负责擦除修饰，“阅读器”（reader）如YTH家族蛋白和IGF2BP家族蛋白负责识别修饰并执行下游功能。

m6A稳态的维持对于细胞多项生命活动至关重要。定量质谱结果显示，人体26种主要组织中总RNA 的m6A/A比值稳定在0.11%–0.23%之间。m6A一旦过多，会损害溶酶体功能、扰乱葡萄糖代谢；且异常升高的m6A与多种癌症的发生、转移密切相关。然而，m6A修饰水平与其eraser蛋白表达并不总是成负相关的，例如之前的研究发现，Fto敲除小鼠的大脑中，m6A图谱几乎不发生变化。因此，仅靠已知的writer/eraser/reader相互作用体系不足以解释m6A稳态，细胞中可能还存在另外一套调控系统。

2026年10月13日，北京大学生命科学学院伊成器教授团队在Molecular Cell发表了题为A feedback mechanism of m6A via PARP1-mediated ADP ribosylation of METTL3/METTL14的研究论文，首次揭示了一条由PARP1介导的ADP核糖基化修饰参与m6A负反馈调控，并据此提出了PARP抑制剂联合m6A靶向抑制剂的肿瘤协同治疗新策略。

首先，研究团队采用了两条筛选策略：一条分析了226个RNA结合蛋白（RBP）的CLIP-seq/RIP-seq数据，并结合单碱基定量技术GLORI计算各蛋白结合位点处的m6A水平；另一条则利用人工智能模型BioPathNet预测与已知m6A调控因子的潜在相互作用蛋白。两种独立的筛选的结果综合排名显示PARP1高居第2，这引起了作者的关注。PARP1是DNA损伤修复的感应蛋白，DNA损伤后PARP1迅速招募到DNA损伤位置处并启动自身PAR（poly-ADP ribosylation）修饰，进一步招募下游DNA修复因子。质谱实验证实细胞内PARP1结合的RNA确实显著富集m6A修饰；RIP-seq结果进一步发现PARP1偏好结合高m6A修饰的转录本，且其靶RNA显著富集m6A经典的DRACH基序。然而，体外实验发现纯化的PARP1蛋白对m6A修饰与未修饰RNA的结合能力几乎相同；这意味着PARP1本身并不能直接识别m6A。因此，作者猜测可能存在其它蛋白负责把PARP1招募到m6A修饰的RNA上。

有意思的是，研究者通过亲和纯化-质谱在PARP1的互作蛋白中同时捕获到了m6A阅读器（主要为IGF2BP1/2/3）和书写器复合体（METTL3/14/WTAP）。研究者进一步发现：IGF2BP1和IGF2BP2承担了招募功能：它们凭借对m6A的强亲和力识别带有修饰的RNA，并通过结合PARP1的ZnIII结构域，把PARP1带到这些RNA上。被募集到m6A-RNA上的PARP1被激活后，随即对m6A书写器METTL3/METTL14进行ADP核糖基化修饰。进一步，研究者鉴定了METTL3上的三个主要修饰位点：S2、K12和E20。AlphaFold3结构预测解释了其抑制机理：S2位点上的ADP-核糖恰好占据辅因子SAM的结合口袋，K12和E20位点上的修饰则直接占据RNA结合沟槽。研究团队利用多种体内和体外实验证明METTL3/METTL14的RNA结合能力因此被显著削弱，进而无法高效催化m6A生成。

根据上述实验结果，研究团队得出以下模型：m6A形成 →IGF2BP识别并募集PARP1到m6A-RNA上 → PARP1激活并抑制书写器METTL3/14 → m6A形成受到抑制→ 实现m6A稳态；作者将这一机制命名为“read–orchestrate–write”（阅读–指挥–书写）。这一机制的发现拓展了m6A稳态调控的经典模式；表明在writer/eraser/reader体系之外，还存在一个不依赖于FTO的负反馈信号通路调控m6A水平。

PARP抑制剂的耐药是目前临床上肿瘤治疗面临的重要挑战。研究人员进一步发现长期使用奥拉帕利等 PARP抑制剂，会解除PARP1对书写器的抑制，导致肿瘤细胞m6A水平升高（耐药细胞中升高约10%–25%）。卵巢癌患者来源的PDX模型也证实：慢性奥拉帕利治疗后，肿瘤m6A水平显著上升，且升高的m6A位点富集于DNA损伤修复、细胞周期等PARP抑制剂耐药相关通路。

研究者们通过同时阻断PAR修饰和m6A两条通路：（1）PARP抑制剂+ IGF2BP2抑制剂：阻断阅读器对高m6A的稳定作用，促使其靶标RNA降解，产生显著协同杀伤；（2）PARP抑制剂+ METTL3抑制剂（STM2457）：直接抑制m6A生成。在多种卵巢癌、乳腺癌细胞系（SKOV3、OVCAR-3、OVCAR-8、HCC1937等）中，奥拉帕利与STM2457联用均显示强协同效应；敲低PARP1后协同效应消失，证实其依赖完整的PARP1信号。裸鼠成瘤实验和卵巢癌PDX模型同样证实联合治疗具有显著效果。尤为重要的是，这种协同致死不依赖BRCA1/2的状态，这意味着大量原本不在PARP抑制剂适用人群内的患者有望获益。机制上，作者发现联合治疗通过加剧基因组不稳定性（γH2AX积累），从而触发肿瘤细胞凋亡来实现。

总结与展望

1963年，PAR合成的酶促反应被记录；1974年，m6A被发现。如今，一个成为合成致死治疗的经典靶点，一个成为表观转录组学的研究热点。这项研究将ADP核糖基化信号转导与m6A表观转录组调控直接关联，提出了“read–orchestrate–write”的负反馈调控机制。不同于组蛋白修饰中以信号放大为主、与发育和疾病密切相关的正反馈环路，这是RNA修饰领域首个负反馈调控机制的发现：它将RNA修饰水平稳定校准在特定的范围内，回答了“m6A稳态如何维持”这一核心科学问题。在临床转化层面，揭示了PARP抑制剂治疗诱导m6A升高的耐药机制，并提出“PARP抑制剂+m6A靶向”的联合治疗方案，有望突破BRCA背景限制、克服PARP抑制剂耐药，从而惠及更多的肿瘤患者。

论文链接：

https://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765(26)00671-4

制版人： 十一

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