2019年8月，《NATURE CELL BIOLOGY》 刊發了中山大學附屬腫瘤醫院楊運桂等人的研究成果，文章揭示了人類膀胱尿路上皮癌（UCB）的激活機制，即NSUN2/YBX1/m5C-HDGF信號軸，促進UCB的發病機制。發現了RNA m5c調控癌基因激活的前所未有的機制，為UCB提供了一種潛在的治療策略。
研究表明，在生理和/或病理條件下，RNA修飾(如m6A)可調節多種細胞功能。5-甲基胞嘧啶(m5C)也被報導參與RNA代謝調控。特別是，m5C不僅在rRNA和tRNA中被檢測到，而且也在mRNA中被檢測到。然而，這些研究主要集中在某些癌細胞系m6A圖譜中確定的有限數量的基因上。對於病理條件下，特別是在人類實體腫瘤中，m5C等RNA修飾的分子動力學和/或功能的詳細研究仍然缺乏。
利用RNA-BisSeq數據分析證明m5C經常在UCBs中高甲基化，並在致癌途徑中富集，並進一步證明mRNA的m5C修飾可能與UCBs的侵襲和轉移有關。
利用Oligo-pull down結合質譜、蛋白解構技術和高通量測序技術發現了細胞質內新的m5C結合蛋白YBX1，通過PAR-CLIP-Seq對YBX1結合靶點的進一步分析顯示，有60%(4,476個中2,701個)的與m5c結合的mRNA被YBX1結合，這與另一個已知的m5c結合蛋白ALYREF的結合率相當。
此外，YBX1 RIP-BisSeq數據顯示，mRNA m5C位點的甲基化水平明顯高於輸入mRNA ，為YBX1與m5c修飾RNA的結合偏好提供支持（Fig. 1）。
Fig. 1 YBX1 is a specific m5C reader.
為探究YBX1是如何介導mRNA代謝的，研究者們在人T24細胞中篩選了與YBX1相互作用的部分，並確定ELAVL1為YBX1的假定結合部分，通過免疫共沉澱實驗進一步證實了它們的相互作用，總的來說，研究者的數據提供了明確的證據，證明YBX1可以與m5c修飾的mRNA結合，並通過直接招募ELAVL1來調節其穩定性（Fig. 2）。
W65是YBX1識別mRNA m5C的關鍵胺基酸，並且YBX1以m5C依賴的方式調控mRNA穩定蛋白ELAVL1的RNA結合能力。
Fig. 2 YBX1 regulates mRNA stability throughrecruiting eLAVL1.
研究者在HDGF的3'UTR中被鑑定含有一個m5C位點，是NSUN2/YBX1介導的m5C形成或識別的直接靶點，HDGF表達的持續水平依賴於NSUN2 m5C的催化活性和YBX1 m5C的結合能力。同時，確定ELAVL1為YBX1的結合部分，直接招募ELAVL1來調節其穩定性(Fig. 3)。
Fig. 3 overexpression of NSuN2 and YBX1 in uCBpatients in the SYSuCC cohort correlates with poor prognosis.
此外，NSUN2、YBX1和HDGF的聯合高表達預測了最小的無病生存率，提示NSUN2-YBX1-HDGF調控軸在多種類型的人類實體腫瘤中是一個對腫瘤發病和患者預後至關重要的真實信號通路(Fig. 4g)。
Fig. 4 NSuN2 andYBX1 target HDGF m5C and stabilize its mRNA to promote uCB pathogenesis.
HDGF是肺癌、胰腺癌和乳腺癌中著名的致癌基因，與侵襲性疾病呈正相關，研究者們確定HDGF是在UCB進展過程中NSUN2和YBX1的重要靶點之一，並揭示了m5c修飾依賴於UCB中HDGF激活的關鍵機制。總的來說，文章提出了一個主要分子機制的工作模型，即NSUN2/YBX1/m5C-HDGF信號軸，促進UCB的發病機制。
原文連結：
https://doi.org/10.1038/s41556-019-0361-y
Roundtree, I. A.et al. Dynamic RNA modifications in gene expression regulation. Cell 169,1187–1200 (2017).
Amort, T. et al. Distinct 5-methylcytosine profiles in poly(A) RNA from mouse embryonic stemcells and brain. Genome Biol. 18, 1 (2017).
Cui, X. et al. 5-methylcytosine RNA methylation in Arabidopsis thaliana. Mol. Plant 10, 1387–1399(2017).
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基因組：Circle-seq，WGBS，Hi-C(三維基因組)；表觀組：CUT&Tag，ATAC-seq，ChIP-seq；轉錄組：miRNA、mRNA、lncRNA、circRNA測序；RNA互作組：RIC-seq(捕獲細胞原位RNA高級結構和空間互作)；翻譯組：Ribo-seq；蛋白和RNA互作：RIP-seq、CLIP-seq；RNA 修飾類：m1A、m6A、m7G、m5C、ac4C、Ψ假尿嘧啶測序、2'-O-RNA測序。