Epigenetics：特发性肺动脉高压m6A甲基化组的全面分析
2023-08-07 刘少飞 MedSci原创 发表于上海
目前的研究为阐明PAH的新机制提供了新的方向，m6A水平、m6A调控的基因和m6A相关调节因子可能为PAH的诊断和疾病过程监测提供了参考依据。
研究背景：
在20世纪70年代，人们发现N6-甲基腺苷（m6A）是高等真核生物中多聚腺苷酸化mRNA和长非编码RNA最重要的修饰。 m6A修饰主要与三种类型的蛋白质相互作用。第一类是writers，例如甲基转移酶样蛋白3（METTL3）/甲基转移酶样蛋白14（METTL14）复合物和Wilms瘤1相关蛋白（WTAP），可以催化mRNA的m6A形成。第二类是erasers，可以脱甲基化mRNA的m6A，包括脂肪质量和肥胖相关蛋白（FTO）和脱甲基化酶同源物5（ALKBH5）。第三类是readers，m6A也通过招募特定的阅读器直接或间接影响RNA过程。已经在哺乳动物细胞提取物中鉴定出几种m6A阅读器蛋白，它们可以直接或间接地结合mRNA中的m6A甲基化位点，例如YTHDF1/2/3、YTHDC1/2、IGF2BP1–3，以执行其功能。 YTHDF1与eIF3结合到m6A上可以提高mRNA翻译效率，而YTHDF2和m6A结合则促进mRNA降解。IGF2BP1–3结合m6A以维持mRNA的稳定性。总之，m6A相关蛋白已被重新发现在RNA代谢的多个方面起着重要作用，包括mRNA稳定性和剪接、翻译效率、核外转运、选择性多聚腺苷酸化以及microRNA处理。
特发性肺动脉高压症（IPAH）是一种严重且致命的疾病。最近，m6A在IPAH患者的肺部和实验性肺动脉高压模型中被报道为起着重要作用。然而，m6A mRNA在IPAH患者外周血中的含义尚未被广泛探索。
最近有研究报告称RNA m6A修饰在人类癌症中发挥调节作用。尽管特发性肺动脉高压症（IPAH）不是癌症，但这两种疾病之间的相似之处表明，从癌症中得到的经验可能对IPAH的发病机制提供重要见解，从而为新的治疗途径打开可能性。研究表明，m6A在IPAH患者的肺部和实验性肺动脉高压模型中被报道为起着重要作用。然而，m6A mRNA在IPAH患者外周血中的含义尚未被广泛探索。有趣的是，研究已经鉴定了缺氧介导的肺动脉高压中m6A环状RNA的转录组学，并发现m6A水平在缺氧条件下下降。在IPAH患者和实验性PH模型中观察到m6A水平升高。但是，IPAH患者外周血中m6A水平的变化尚未被广泛探索。在本研究中，我们测量了m6A水平并通过测序结果分析获得了IPAH患者的转录谱。
研究方法：
我们采用M6A RNA甲基化定量试剂盒来测量IPAH患者外周血中总m6A水平。采用MeRIP-seq、RNA-seq和生物信息学分析相结合的方法，筛选出IPAH的m6A修饰关键基因。MeRIP-qPCR和RT-qPCR用于测量IPAH患者中TP53、RPS27A、SMAD3和FoxO3的m6A水平和mRNA水平。Western blot用于评估实验性PH动物模型、缺氧处理和PDGF-BB诱导的PASMCs中m6A相关调控因子和m6A相关基因的蛋白水平。
研究结果：
我们发现IPAH患者外周血中总m6A水平升高，并验证了RPS27A和SMAD3的m6A水平显著升高，而TP53和FoxO3的m6A水平显著降低。RPS27A、SMAD3、TP53和FoxO3的mRNA或蛋白水平在人类血液样本、实验性PH动物模型和PDGF-BB诱导的PASMCs中发生了改变。
图1. 构建在正常对照组和IPAH患者的外周血中鉴定的m6A mRNAs的全转录组图谱。
图2. 含有差异甲基化位点的基因的功能注释。
此外，METTL3和YTHDF1在缺氧诱导的肺动脉高压大鼠模型、缺氧处理和PDGF-BB诱导的PASMCs中也上调。这些发现表明m6A可能在IPAH中发挥重要作用。我们的研究首次证明了IPAH患者外周血中m6A修饰水平，并构建了m6A mRNA的转录组全景图。此外，我们发现m6A写入蛋白'METTL3'和m6A读取蛋白'YTHDF1'在HPH大鼠模型、缺氧处理的PASMCs和PDGF-BB诱导的PASMCs中均显著增加。YTHDF1可能通过结合这些包含DMMS的差异表达基因，如SMAD3、TP53、FoxO3和RPS27A，调控翻译以促进PASMCs增殖，从而参与肺动脉高压的发展。总之，我们的研究为阐明PAH的新机制提供了新的方向，m6A水平、m6A调控的基因和m6A相关调节因子可能为PAH的诊断和疾病过程监测提供了参考依据。
原始出处：
Huang T, Zeng Y, Yang Y, Fan H, Deng Y, Chen W, Liu J, Yang F, Li W, Xiao Y. Comprehensive analysis of m6A methylomes in idiopathic pulmonary arterial hypertension. Epigenetics. 2023 Dec;18(1):2242225. doi: 10.1080/15592294.2023.2242225. PMID: 37537976.
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