广医三院团队揭示piRNA通过m6A甲基化修饰调控卵巢癌进展

近日，广州医科大学附属第三医院陈说教授团队在《Cellular & Molecular Biology Letters》（IF12.2/Q1）期刊发表题为“piR-26681 suppresses ovarian cancer progression by enhancing METTL3/METTL14-mediated m6A modification of FBXO16 and impairing DNA repair via MORF4L1 degradation”的高水平科研成果。研究聚焦于卵巢癌（Ovarian Cancer, OC）中piRNA（Piwi蛋白互作RNA）的调控机制，通过多组学测序等分子机制研究及功能实验鉴定出piR-26681作为关键分子在晚期卵巢癌中显著下调，与良好预后相关。

标题：piR-26681 suppresses ovarian cancer progression by enhancing METTL3/METTL14-mediated m6A modification of FBXO16 and impairing DNA repair via MORF4L1 degradation（piR-26681通过增强METTL3/METTL14介导的FBXO16的m6A修饰，并通过降解MORF4L1损害DNA修复，从而抑制卵巢癌进展）

发表时间：2026年6月24日

发表期刊：Cellular & Molecular Biology Letters

影响因子：IF12.2/Q1

技术平台：MeRIP-seq

作者单位：广州医科大学附属第三医院妇科、辽宁省肿瘤医院

DOI：10.1186/s11658-026-00969-x

研究摘要

背景

晚期卵巢癌生存率较低，PARP抑制剂在同源重组缺陷（HRD）肿瘤中疗效显著，但其在同源重组功能正常（HR-proficient）的卵巢癌中疗效仍有限，突显发现新型分子靶点以抑制肿瘤进展和改善患者预后的迫切需求。

方法

本研究利用早期和晚期卵巢癌患者的癌组织筛选差异表达的piRNA。在卵巢癌细胞系、异种移植模型和患者来源类器官（PDOs）中进行功能研究。分子机制研究采用RNA pulldown、RNA免疫沉淀、MeRIP-seq、泛素化检测和DNA损伤分析等技术。

结果

本研究鉴定出piR-26681是一种在晚期卵巢癌中显著下调且与良好预后相关的piRNA。功能实验证实，piR-26681在细胞系、异种移植小鼠模型和患者来源类器官中均能抑制卵巢癌进展。分子机制研究表明，piR-26681直接与METTL3和METTL14互作，增强二者结合，减少其泛素化，从而提高蛋白稳定性，进而促进卵巢癌细胞中整体m6A甲基化水平升高。增加的m6A修饰随后通过m6A reader蛋白IGF2BP2增强了FBXO16 mRNA的稳定性，从而上调FBXO16蛋白表达。FBXO16作为E3泛素连接酶，进一步介导同源重组修复关键调控因子MORF4L1的泛素化和降解，导致HR功能受损、DNA损伤累积，抑制卵巢癌恶性进展，并增敏PARP抑制剂尼拉帕利（Niraparib）的治疗效果。

结论

本研究鉴定出一条新型的piR-26681–METTL3/METTL14–FBXO16–MORF4L1调控轴，该轴通过损害DNA修复以抑制卵巢癌进展。piR-26681是一个有望用于增敏HR-proficient卵巢癌对DNA损伤疗法敏感性的治疗靶点。

piR-26681在卵巢癌中的作用机制示意图

piR-26681可抑制卵巢癌细胞、患者来源类器官和异种移植模型的恶性进展。机制上，piR-26681与METTL3和METTL14互作，增强二者的稳定性及其结合，进而促进m6A甲基化水平升高，并提高METTL14和FBXO16 mRNA的稳定性。最终，这导致MORF4L1蛋白下调，从而损害卵巢癌细胞的DNA修复能力。

研究方法

（1）临床样本与细胞模型

²  收集85例卵巢癌组织和19例正常卵巢组织，分为早期（I-II）和晚期（III-IV）组。

²  人卵巢癌细胞系（A2780、CAOV3、HO8910、OVCAR3、SKOV3）和正常卵巢上皮细胞系IOSE-80进行体外实验。

²  患者来源类器官(PDO)模型，真实模拟患者肿瘤的异质性和药物反应。

（2）piRNA筛选与验证

²  发现阶段：对早期与晚期卵巢癌组织进行piRNA-seq，筛选差异表达piRNA。

²  验证阶段：通过qPCR在更大样本队列中验证候选piRNA，并结合Kaplan-Meier生存分析和ROC曲线评估其临床相关性。利用荧光原位杂交（FISH）技术验证piR-26681在组织中的表达定位。

（3）功能与表型研究

²  细胞功能实验：通过CCK-8、EdU掺入、克隆形成、划痕愈合、Transwell侵袭和Annexin V/PI流式细胞术评估细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡。

²  DNA损伤修复评估：通过彗星实验（Comet assay）、γ-H2AX和RAD51免疫荧光焦点形成实验，评估DNA损伤程度和同源重组修复效率。

（4）分子机制研究及验证

²  MeRIP-seq(m6A-seq)：对piR-26681过表达的CAOV3细胞进行MeRIP-seq，鉴定m6A修饰的靶基因和修饰位点变化。

²  RNA-seq：对相同样本进行转录组测序，分析基因表达水平变化。

²  多组学联合分析：通过整合MeRIP-seq和RNA-seq数据，鉴定出“m6A修饰水平与mRNA表达水平协同变化”的关键靶基因，从而精准筛选出FBXO16进行后续机制研究。

²  MeRIP-qPCR：靶向特定m6A位点（METTL14和FBXO16）进行qPCR验证。

²  RNA Pulldown与RIP：验证piR-26681与METTL3/METTL14的直接互作。

²  免疫共沉淀（Co-IP）：验证METTL3-METTL14互作、FBXO16-MORF4L1互作。

关键图形

（1）piR-26681在卵巢癌中低表达，并与早期诊断和良好预后相关

研究首先通过piRNA测序，发现piR-26681是晚期卵巢癌中下调最显著的piRNA之一。在扩大样本的验证中，piR-26681在癌组织中的表达显著低于正常组织，且在晚期（III-IV期）中的表达进一步低于早期（I-II期）（图1D-E）。Kaplan-Meier生存分析显示，高表达piR-26681的患者无进展生存期（PFS）显著更长（图1C）。ROC曲线分析提示其具有区分早期和晚期卵巢癌的潜力（AUC=0.73）（图1H-I）。FISH实验直观地展示其在癌组织中表达下调，且下调程度与分期相关（图1J-K）。此外，在卵巢癌细胞系中，piR-26681的表达水平普遍低于正常卵巢上皮细胞系（图1L），其中CAOV3细胞表达最低，OVCAR3细胞表达相对最高，因此被选为后续的功能研究模型。

图1：piR-26681在卵巢癌中的鉴定及其临床相关性

（2）piR-26681抑制卵巢癌细胞的恶性表型

在CAOV3和OVCAR3细胞中，过表达piR-26681显著抑制细胞的增殖、克隆形成、迁移和侵袭能力，并诱导了细胞凋亡；而敲低piR-26681则促进恶性表型（图2A、D）。克隆形成实验和EdU染色实验也证实piR-26681对细胞增殖的抑制作用（图2B-C、E-F）。划痕愈合实验和Transwell侵袭实验表明，piR-26681过表达能够抑制卵巢癌细胞的迁移和侵袭能力，而敲低piR-26681则增强了这些能力（图2G-H）。此外流式细胞术分析显示，piR-26681过表达诱导细胞凋亡，而敲低piR-26681则减少凋亡（图2I）。这些结果明确表明，piR-26681在卵巢癌细胞中起着抑癌基因的作用。

图2：piR-26681对卵巢癌细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡的影响

（3）piR-26681调控METTL3-METTL14复合体稳定性

机制探索发现，piR-26681能直接结合METTL3和METTL14（图3A-B），通过分子对接和Co-IP实验，研究证实piR-26681结合在METTL3-METTL14的互作区域，增强其结合（图3G-J）。这种增强的结合抑制了METTL3和METTL14的泛素化降解，从而提高其蛋白稳定性（图3K-O）。功能实验表明，单独敲低METTL14或同时敲低METTL3/14促进了细胞增殖，而单独敲低METTL3则抑制增殖，提示piR-26681可能通过重塑METTL3-METTL14复合体靶标识别谱来发挥功能（图3P-S）。

图3：piR-26681调控卵巢癌细胞中METTL3-METTL14复合体稳定性

（4）piR-26681重塑m6A甲基化组并稳定下游靶标

由于piR-26681稳定了METTL3-METTL14复合体，研究进一步评估其对整体m6A修饰的影响。免疫荧光和斑点印迹实验均显示，piR-26681过表达提高了CAOV3细胞中的整体m6A水平，而敲低则降低整体m6A水平（图4A-D）。MeRIP-seq分析结果表明，在piR-26681过表达的CAOV3细胞中鉴定出m6A peaks显著增加，并且这些peaks富集于经典的GGAC共有motifs（图4E-F），直接证明piR-26681在转录组水平上的重塑m6A修饰图谱能力。通过将MeRIP-seq数据与RNA-seq数据进行联合分析（图4G），研究团队筛选出一批m6A修饰和mRNA表达水平均上调的基因。其中，FBXO16因其在RNA-seq中变化倍数最大（log2FC）而被选为后续研究的关键靶标。

结果还显示，METTL14自身mRNA稳定性也受m6A修饰调控。MeRIP-qPCR验证piR-26681过表达增加了METTL14 mRNA 3’UTR区域（2215位点）的m6A修饰，而敲低则减少该修饰（图4J-K）。进一步研究发现，m6A reader蛋白IGF2BP2能够识别并结合METTL14 mRNA上的m6A位点，敲低IGF2BP2会降低METTL14 mRNA的稳定性及其蛋白水平（图4L-N）。表明piR-26681可以通过增强m6A修饰，经由IGF2BP2介导的通路来稳定METTL14的mRNA，从而形成一个正反馈环路。

图4：piR-26681在卵巢癌中的m6A甲基化组及其下游靶标

（5）piR-26681介导的FBXO16调控促进MORF4L1泛素化及DNA损伤

研究深入探讨了FBXO16上调的生物学结果。通过BioGRID数据库和Co-IP实验，证实FBXO16与DNA修复蛋白MORF4L1存在特异性互作（图5I）。piR-26681过表达增强了FBXO16介导的MORF4L1的泛素化，并促进了其通过蛋白酶体途径降解（图5L-N）。通过突变体实验，精确鉴定出MORF4L1蛋白的第226位赖氨酸（K226）是其关键的泛素化位点（图5O-R）。MORF4L1降解导致HR修复功能受损，具体表现为UV照射后，RAD51焦点形成显著减少，而DNA损伤标志物γ-H2AX焦点和彗星实验中的DNA拖尾现象显著增加（图5T-V）。

最后，通过敲低FBXO16、IGF2BP2或METTL3/METTL14，可以部分或完全逆转piR-26681过表达所产生的抑制增殖、诱导凋亡和增加DNA损伤等一系列效应，完整地证实piR-26681–METTL3/METTL14–IGF2BP2–FBXO16–MORF4L1这条调控轴（图6A-L）。

图5：piR-26681介导FBXO16调控促进卵巢癌细胞MORF4L1泛素化及DNA损伤

图6：在CAOV3和OVCAR3细胞中，敲低FBXO16、IGF2BP2和METTL3/METTL14对piR-26681介导效应的挽救作用

结论和启示

本研究通过MeRIP-seq等分析鉴定出piR-26681是一个在卵巢癌进展中起关键抑制作用的piRNA：piR-26681通过直接结合并稳定METTL3/METTL14 m6A甲基转移酶复合体，重塑m6A甲基化组，进而通过IGF2BP2依赖性方式稳定FBXO16 mRNA，上调FBXO16蛋白。FBXO16作为E3泛素连接酶，介导同源重组修复关键蛋白MORF4L1的泛素化降解，最终导致DNA损伤修复受损，抑制卵巢癌恶性进展，并增敏PARP抑制剂治疗。该研究为卵巢癌，特别是HR-proficient型卵巢癌的治疗提供了一个极具前景的新靶点。

MeRIP-seq（m6A-seq）在本研究中的重要作用

整体m6A图谱绘制：在piR-26681过表达的CAOV3细胞中系统绘制m6A甲基化组的全景图谱，鉴定出3485个特异性m6A peaks，揭示piR-26681对整体m6A修饰的增强效应，为后续靶标筛选提供数据基础。

关键靶标发现：整合MeRIP-seq与RNA-seq数据，精准锁定FBXO16作为核心效应分子。

Motif验证与机制研究：Motif分析确认GGAC共有序列富集，与经典m6A修饰特征一致，验证METTL3-METTL14复合体功能活性。

通路富集指导下游研究：直接提示FBXO16（E3泛素连接酶）作为功能节点的合理性，为机制解析提供方向性指导。

发现正反馈回路：METTL14自身mRNA也是m6A修饰增加的靶标，结合RNA-seq数据揭示METTL14 mRNA稳定性升高，进而发现IGF2BP2介导的正反馈调控回路。

参考文献：

Wang JL, Wu QH, Yuan J, Bao HJ, Huang XC, Cheng JC, Zhao Y, Chen S. piR-26681 suppresses ovarian cancer progression by enhancing METTL3/METTL14-mediated m6A modification of FBXO16 and impairing DNA repair via MORF4L1 degradation. Cell Mol Biol Lett. 2026 Jun 24. doi: 10.1186/s11658-026-00969-x.