文獻解讀:m6A甲基化在炎癥性疾病發病機制中的表觀調控作用
瀏覽次數:320 發布日期:2025-9-9
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近日,安徽醫科大學徐亞運、柳文強為共同第一作者,陳飛虎教授為唯一通訊作者,在《INT J BIOL MACROMOL》(簡稱IJBM)期刊發表題為“METTL3 increases ferroptosis resistance to facilitate the tumor-like features of rheumatoid arthritis synovial fibroblasts through enhancing SLC7A11 mRNA stability in an m6A-IGF2BP2-dependent manner”的科研成果。研究聚焦于類風濕關節炎(Rheumatoid Arthritis, RA)滑膜成纖維細胞(Synovial Fibroblasts, SFs)的腫瘤樣特性(tumor-like characteristics),探討了N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine, m6A)修飾在RA發病機制中的作用,特別是METTL3通過m6A修飾增強SLC7A11 mRNA穩定性,進而影響RA滑膜成纖維細胞的增殖、遷移和侵襲能力的分子機制。
標題:METTL3 increases ferroptosis resistance to facilitate the tumor-like features of rheumatoid arthritis synovial fibroblasts through enhancing SLC7A11 mRNA stability in an m6A-IGF2BP2-dependent manner(METTL3通過m6A-IGF2BP2依賴性方式增強SLC7A11 mRNA穩定性,提高鐵死亡抗性,從而促進類風濕關節炎滑膜成纖維細胞的腫瘤樣特性)
發表時間:2025年7月5日
發表期刊:INT J BIOL MACROMOL
影響因子:IF8.5/Q2
技術平臺:MeRIP-seq、RNA-seq
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2025.145698
激活的類風濕關節炎滑膜成纖維細胞(RASFs)表現出腫瘤樣特性,在類風濕關節炎(RA)的關節破壞中起著重要作用。m6A作為mRNA上的重要修飾,參與多種生物過程,然而其在RA發病機制中的具體作用尚未完全明確。本研究旨在探討m6A甲基化對RASFs增殖、遷移和侵襲的作用及其潛在機制。研究結果揭示RA患者滑膜和滑膜成纖維細胞中METTL3表達上調。敲低METTL3可減少RASFs增殖、遷移和侵襲。具體而言,METTL3介導SLC7A11 mRNA的m6A修飾,通過與胰島素樣生長因子2 mRNA結合蛋白2(IGF2BP2)互作以增強其穩定性。此外,METTL3敲低加速RASFs中erastin誘導的鐵死亡,并進一步抑制RASFs腫瘤樣特性。通過在膠原誘導性關節炎(Collagen-Induced Arthritis, CIA)小鼠模型的關節內注射攜帶shMETTL3的慢病毒實驗顯示出關節炎嚴重程度減輕和抑制滑膜成纖維細胞侵襲行為。總之,本研究結果表明,METTL3介導的m6A修飾在RA滑膜增生和侵襲的發病機制中起著關鍵作用。靶向METTL3治療干預可能為RA的治療提供一種新方法。

示意圖:METTL3介導的SLC7A11 m6A修飾參與RASFs增殖、遷移和侵襲
易小結
本研究通過MeRIP-seq和RNA-seq等組學技術,揭示了METTL3在類風濕關節炎(RA)滑膜成纖維細胞中的關鍵作用。表觀組學和轉錄組學的整合研究不僅揭示了RA的分子機制,還為未來類似研究提供了新的思路和方法。
易基因提供的表觀基因組技術,如MeRIP-seq,已經在多種疾病研究中得到應用,包括癌癥、心血管疾病和自身免疫性疾病,為深入理解疾病機制和開發新的治療策略提供了重要支持,在多個領域展現了廣泛的應用前景。易基因提供的表觀基因組學技術,不僅為科研人員提供了全面的解決方案,還推動了表觀遺傳學研究的前沿發展。
研究方法
- 患者和組織樣本:研究納入RA患者,以及因關節創傷接受手術的對照組患者。從患者中獲取滑膜組織樣本,分離出滑膜成纖維細胞(SFs)。
- 細胞轉染:使用siRNA技術敲低METTL3、IGF2BP1、IGF2BP2、IGF2BP3等基因并進行轉染。
- m6A修飾檢測:通過MeRIP-qPCR技術定量分析檢測m6A修飾水平。
- RNA測序(RNA-seq)和m6A測序(MeRIP-seq):對METTL3敲低和對照組的RASFs進行RNA-seq和MeRIP-seq,分析m6A修飾的基因表達差異。
- 動物實驗:在膠原誘導性關節炎(CIA)小鼠模型中,通過關節內注射攜帶METTL3 shRNA的腺相關病毒(AAV9)載體,評估METTL3敲低對關節炎嚴重程度的影響。
結果圖形
(1)RA患者滑膜和滑膜成纖維細胞中m6A水平及m6A修飾相關蛋白的表達
在RA患者的滑膜組織中,m6A修飾水平顯著高于對照組(圖1A)。與關節創傷患者相比,RA患者的滑膜中METTL3蛋白水平顯著升高(圖1B-C)。在膠原誘導性關節炎(CIA)小鼠模型中,研究人員也觀察到滑膜組織中METTL3蛋白水平的上調(圖1D-E)。
為全面了解METTL3在RA中的作用,研究人員還比較了RA患者滑膜成纖維細胞(RASFs)和正;こ衫w維細胞(NSFs)中METTL3的表達水平。結果顯示,無論是mRNA水平還是蛋白水平,METTL3在RASFs中的表達均顯著高于NSFs(圖1F-H)。此外,RA患者的滑膜中METTL3蛋白水平與紅細胞沉降率(ESR)和C反應蛋白(CRP)水平呈正相關(圖1I-J)。這些結果表明,METTL3在RA的發病機制中可能存在關鍵作用。

圖1:RA患者滑膜和SFs中METTL3表達增加。
A. 采用點雜交實驗檢測RA患者和關節創傷患者滑膜中m6A的水平。
(B-C) 通過免疫組化分析RA患者和健康對照者FLSs中m6A甲基化相關酶的表達。
(D-E) 通過免疫組化分析CIA小鼠和對照小鼠滑膜中METTL3的表達。
(F-H) 通過(F)RT-qPCR和(G和H)免疫熒光分析RASF和NSF中METTL3的表達。
(I) 分析RA患者滑膜中METTL3與ESR的相關性。
(J) 分析RA患者滑膜中METTL3與CRP的相關性。
(2)METTL3敲低抑制RASFs的增殖、遷移和侵襲
通過siRNA技術敲低METTL3后,RASFs的增殖能力顯著降低,如CCK-8和EdU實驗所示(圖2A-C)。此外,METTL3敲低還抑制RASFs的遷移和侵襲能力,通過Transwell實驗和創傷愈合實驗進一步驗證(圖2D-H)。這些結果表明,METTL3在RASFs的腫瘤樣特性中發揮重要作用。
圖2:METTL3敲低抑制RASFs的增殖、遷移和侵襲。
(A-C)CCK-8和EdU實驗結果,顯示METTL3敲低對RASFs增殖的作用。
(D-F)Transwell實驗結果,顯示METTL3敲低對RASFs遷移和侵襲的作用。
(G-H)傷口愈合實驗結果,顯示METTL3敲低對RASFs遷移能力的作用。
(3)SLC7A11是METTL3在RASFs中的m6A修飾靶點
通過m6A測序(m6A-seq)和RNA測序(RNA-seq)技術,研究人員對METTL3敲低的RASFs進行了全面的多組學分析。分析結果揭示,METTL3敲低的RASFs中SLC7A11 mRNA的m6A修飾顯著減少(圖3B)。SLC7A11蛋白水平在METTL3敲低后也顯著降低(圖3C-D)。此外,通過雙熒光素酶報告基因實驗驗證了METTL3對SLC7A11 mRNA的m6A修飾作用(圖3E-F)。這些結果表明,METTL3通過m6A修飾調控SLC7A11 mRNA的穩定性。

附圖3:m6A-seq(MeRIP-seq)和RNA-seq鑒定METTL3的下游靶點。
(A)差異表達基因的火山圖。
(B)差異m6A修飾位點的火山圖。
(C)m6A水平和mRNA表達水平顯著變化的基因分布。
圖3:METTL3介導SLC7A11 mRNA的m6A修飾,增強其表達。
(A) 通過RT-qPCR分析METTL3缺失的RASFs與siRNA-NC細胞相比NRG1、CKAP2L、SLC7A11、ZBTB2和GRPR的表達。
(B) 通過MeRIP-qPCR檢測METTL3缺失的RASFs與siRNA-NC細胞相比NRG1、CKAP2L、SLC7A11、ZBTB2和GRPR的m6A修飾。
(C-D) METTL3敲低后RASFs中SLC7A11蛋白的表達。
(E-F) 通過雙熒光素酶報告基因實驗驗證SLC7A11和METTL3的互作。
(G-I) 通過免疫組化評估RA患者和CIA小鼠滑膜中METTL3的表達。
(J) 通過RT-qPCR評估RASF和NSF中METTL3的mRNA表達。
(K-L) 通過免疫熒光評估RASF和NSF中METTL3的蛋白表達。
(4)METTL3敲低加速erastin誘導的鐵死亡并進一步抑制RASFs的腫瘤樣特性
在RASFs中,METTL3敲低加速了erastin誘導的鐵死亡,表現為線粒體膜電位降低、GSH水平下降、MDA水平升高以及ROS水平增加(圖4A-E)。此外,METTL3敲低進一步抑制erastin處理的RASFs腫瘤樣特性,如增殖、遷移和侵襲能力的降低(圖5A-H)。這些結果表明,METTL3通過調控鐵死亡促進RASFs的腫瘤樣特性。
圖4:METTL3敲低加速RASFs中erastin誘導的鐵死亡。
(A) 采用JC-1染色檢測線粒體膜電位。
(B) 通過透射電子顯微鏡觀察線粒體形態。
(C) 利用DCFH-DA探針檢測細胞內ROS釋放。
(D) 檢測GSH水平。
(E) 檢測MDA水平。
圖5:METTL3敲低抑制經erastin處理的RASFs腫瘤樣特性。
(A) 通過CCK-8實驗監測RASFs的生長曲線。
(B-C) 利用EdU染色檢測RASFs的增殖情況。
(D-F) 采用Transwell實驗檢測RASFs的趨化遷移和侵襲能力。
(G-H) 通過創傷愈合實驗分析RASFs的遷移能力。
(5)鑒定出SLC7A11 mRNA上m6A修飾的reader蛋白IGF2BP2,其介導穩定性和表達增加
通過RNA免疫沉淀(RIP)實驗,發現IGF2BP2能與SLC7A11 mRNA結合,并且這種結合依賴于m6A修飾(圖6C-F)。IGF2BP2的過表達部分抵消了METTL3敲低對erastin誘導的鐵死亡作用(圖7E-H)。這些結果表明,IGF2BP2通過介導SLC7A11 mRNA上的m6A修飾,增強了其穩定性和表達。
圖6:IGF2BP2識別SLC7A11 mRNA的m6A修飾并增強其穩定性和表達。
(A) 經ActD(5μg/ml)處理后,RT-qPCR在指定時間點檢測有或沒有METTL3缺失的RASFs中SLC7A11 mRNA衰變率。
(B) 通過RT-qPCR檢測IGF2BPs敲低對SLC7A11 mRNA表達的影響。
(C) RIP-qPCR結果顯示了SLC7A11與RASFs中的IGF2BPs的關聯。
(D) 經ActD(5μg/ml)處理后,RT-qPCR在指定時間點檢測有或沒有IGF2BP2缺失的RASFs中SLC7A11 mRNA衰變率。
(E) 在有或沒有IGF2BP2敲低的RASFs中,檢測WT和Mutpmir-GLO質粒的熒光素酶活性。
(F) RIP分析揭示在DAA抑制SLC7A11的m6A甲基化后,SLC7A11與IGF2BP2的結合。
(6)SLC7A11或IGF2BP2過表達挽救了METTL3敲低促進的erastin誘導的鐵死亡
SLC7A11或IGF2BP2過表達部分抵消了METTL3敲低對erastin誘導的鐵死亡的影響,表現為線粒體膜電位和GSH水平的增加,以及MDA水平的降低(圖7A-D)。這些結果進一步證實了SLC7A11和IGF2BP2在METTL3調控鐵死亡中的重要作用。
圖7:SLC7A11或IGF2BP2過表達挽救了由METTL3敲低促進的erastin誘導的鐵死亡。
(A) SLC7A11過表達對線粒體膜電位的影響。
(B) SLC7A11過表達對線粒體形態的影響。
(C) SLC7A11過表達對GSH水平的影響。
(D) SLC7A11過表達對MDA水平的影響。
(E) IGF2BP2過表達對線粒體膜電位的影響。
(F) IGF2BP2過表達對線粒體形態的影響。
(G) IGF2BP2過表達對GSH水平的影響。
(H) IGF2BP2過表達對MDA水平的影響。
(7)局部敲低METTL3減輕RA模型中的關節炎嚴重程度
在CIA小鼠模型中,通過關節內注射攜帶METTL3 shRNA的AAV9載體,顯著減輕了關節炎癥狀,包括關節腫脹、滑膜增生和軟骨侵蝕(圖8B-J)。這些結果表明,METTL3的局部敲低是一種潛在的RA治療策略。
圖8:關節內注射METTL3 shRNA對CIA大鼠關節炎嚴重程度的影響。
(A) CIA模型的誘導和干預示意圖。
(B) sh-METTL3對CIA小鼠體重的影響。
(C) sh-METTL3對CIA小鼠多關節炎指數的影響。
(D) 關節的H&E染色、甲苯胺藍染色(toluidine blue)、番紅O-固綠染色以及SLC7A11和METTL3免疫組化代表性圖像。
(E) 對滑膜炎癥的組織形態學分析的定量分析。
(F) 對滑膜增生的組織形態學分析的定量分析。
(G) 對軟骨侵蝕的組織形態學分析的定量分析。
(H) 對骨侵蝕的組織形態學分析的定量分析。
(I) 對滑膜中SLC7A11表達的免疫組化定量分析。
(J) 對滑膜中METTL3表達的免疫組化定量分析。
結論和啟示
本研究通過m6A-seq和RNA-seq技術,揭示了METTL3通過m6A修飾調控SLC7A11 mRNA穩定性,進而影響RASFs的腫瘤樣特性和鐵死亡的分子機制。這些發現為RA的治療提供了新的靶點,特別是通過靶向METTL3或其下游靶點SLC7A11和IGF2BP2,可能成為治療RA的新策略。此外,本研究還強調了m6A修飾在自身免疫性疾病中的重要作用,為未來類似研究提供了新的思路和方法。
MeRIP-seq在本研究中的重要作用
本研究MeRIP-seq技術不僅幫助確定了SLC7A11 mRNA上的m6A修飾位點,還揭示了METTL3對SLC7A11 mRNA穩定性的調控機制。這一發現為理解RA的發病機制提供了新的視角,并為開發新的治療策略提供了潛在的靶點。未來類似的研究可以利用MeRIP-seq技術深入探索m6A修飾在其他疾病中的作用,特別是在自身免疫性疾病和癌癥中。
參考文獻:
Xu Y, Liu W, Zai Z, Qian X, Hu W, Peng X, Chen F. METTL3 increases ferroptosis resistance to facilitate the tumor-like features of rheumatoid arthritis synovial fibroblasts through enhancing SLC7A11 mRNA stability in an m6A-IGF2BP2-dependent manner. Int J Biol Macromol. 2025 Jul 5:145698. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2025.145698.