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近日，中山大学附属第一医院纪卫东教授、吴文起教授及南方医科大学珠江医院杨梅教授团队在国际知名学术期刊《Advanced Science》上发表了题为“m5C-Modified tRF3b-CysGCA-23 Suppresses Bladder Cancer Malignancy by Repressing H3K18 Lactylation via Stabilizing RBM4”的高水平研究论文 。该研究利用 Arraystar m5C small RNA修饰芯片筛选并鉴定出在膀胱癌疾病发展中起到重要调控作用的新型tsRNA（mtRC） 。研究首次深入阐明了mtRC通过稳定RBM4蛋白、抑制糖酵解和组蛋白H3K18乳酸化（H3K18la），进而阻断下游致癌基因转录的肿瘤抑制机制。（数谱生物为该研究提供 Arraystar m5C small RNA修饰芯片高通量筛选技术服务。）
研究背景
在膀胱癌（BC）等疾病的发生发展过程中，各种小RNA分子、特别是tRNA衍生的小RNA（tsRNAs）具有至关重要的作用，由于其继承了tRNA的多种化学修饰（如m5C甲基化），因此在组蛋白修饰、基因表达等各种调控网络中扮演着重要角色 。然而，m5C修饰如何赋予tsRNA独特的抑癌或致癌功能，此前尚不完全清楚。
另外，组蛋白乳酸化（Histone lactylation）是近期发现的一种由细胞内乳酸驱动的代谢/表观遗传修饰，通常与肿瘤中的转录激活和恶性进展密切相关。在此之前，特定位点的组蛋白乳酸化如何受到m5C修饰tsRNA的跨界调控，这种由小见大、特别具有临床应用前景的机制研究仍是巨大的空白。
图1. m5C tsRNA通过调控组蛋白乳酸化修饰抑制肿瘤发展的机制图。
实验思路图
核心发现：m5C修饰tsRNA跨界调控“蛋白质稳定-细胞代谢-组蛋白修饰”网络
Arraystar m5C small RNA芯片精准锁定关键分子mtRC
为了寻找参与膀胱癌演变的关键RNA修饰分子，研究团队利用Arraystar m5C small RNA修饰芯片对转化尿路上皮细胞及BC细胞进行高通量筛选，精准锁定了一个在肿瘤中显著下调的核心分子——m5C-tRF3b-CysGCA-23（mtRC）。在多阶段膀胱癌动物模型和患者临床样本中，mtRC的低表达与肿瘤恶性进展呈显著负相关。体内外功能实验进一步证实，mtRC的抑癌功能高度依赖于其m5C修饰，而甲基转移酶NSUN6正是催化并维持其修饰状态的上游调控因子。
图2. Arraystar m5C small RNA修饰芯片筛选出m5C tsRNA关键指标mtRC。
mtRC通过抑制泛素化特异性稳定抑癌蛋白RBM4
带有m5C修饰的mtRC究竟如何发挥抑癌作用？研究人员利用RNA Pull-down、质谱及RIP等技术发现，mtRC能够特异性地与RNA结合蛋白RBM4的特定结构域（Domain II）发生物理结合。这种结合扮演了“防弹衣”的角色：放线菌酮（CHX）追踪和泛素化分析显示，mtRC在细胞质中成功阻断了RBM4的泛素/蛋白酶体降解途径，显著延长了RBM4蛋白的半衰期。这表明mtRC的生物学功能并不是通过经典的表观靶向降解mRNA，而是通过直接结合并稳定RBM4来介导下游抑癌网络。
图3. mtRC特异性结合并稳定RBM4蛋白，抑制其降解。
“乳酸-组蛋白乳酸化”轴介导下游致癌基因的转录阻断
为了确定被稳定下来的RBM4蛋白如何起到重塑肿瘤细胞代谢模式的作用，研究者在机制研究结果中发现，RBM4通过降低STAT1 mRNA的稳定性，强力压制了一系列关键糖酵解基因的表达，从而使膀胱癌细胞的乳酸产量出现“断崖式”下跌。乳酸丰度的降低直接导致染色质上组蛋白H3K18乳酸化（H3K18la）水平回落。通过ChIP-seq与CUT&Tag数据的联合印证，H3K18la水平的降低直接解除了其对下游促癌基因 IL1RAP 和 VASH2 启动子区域的转录激活，从根本上遏制了膀胱癌的恶性进展，成功构建出一条 mtRC / RBM4 / 糖酵解 / H3K18乳酸化的抑癌信号轴。
图4. RBM4重塑细胞糖酵解、进而通过调控H3K18乳酸化修饰抑制致癌基因转录。
总结与展望
本研究首次勾勒出一个由tsRNA修饰与组蛋白修饰紧密交织的抑癌调控网络，不仅彰显了m5C化学修饰在赋予tsRNA特殊生物学功能中的核心地位，更揭示了RNA修饰如何跨界干预蛋白质稳定性及组蛋白代谢修饰。显著下调的mtRC不仅有望成为膀胱癌非侵入性诊断的优秀生物标志物，更为未来干预肿瘤代谢与表观遗传网络提供了全新的候选治疗靶点。
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