Nat Metab | 山大袁得天/李石洋/武大夏宇尘相助展现肝脏发育和功效成熟的调控机制
新生儿的器官履历了组织生长和功效成熟的历程，， ，，以顺应其功效需求和情形刺激。。。。。肝脏是胚胎早期的造血器官，， ，，在成年后转变为以代谢功效为主，， ，，并伴有表观遗传修饰的普遍转变。。。。。只管关于胚胎期细胞类型判断和肝脏器官爆发的初始阶段有了一定相识，， ，，但关于出生后肝脏发育和功效成熟的调控知之甚少。。。。。
RNA修饰最近被以为是表观遗传学的新关注点，， ，，N6-methyladenosine（m6A）是真核生物mRNA上最常见的一种转录后修饰，， ，，介导了凌驾80%的RNA碱基甲基化。。。。。其中甲基化转移酶（methyltransferase，， ，，也叫Writers）是一类主要的催化酶，， ，，能够让mRNA上的碱基爆发m6A甲基化修饰，， ，，而METTL3作为m6A甲基化转移酶的焦点卵白加入施展主要功效。。。。。现在关于Mettl3在维持某些器官稳态中的作用举行了普遍的研究，， ，，然而Mettl3/m6A介导的表观转录组学机制在出生后肝脏发育中简直切作用仍然保存争议。。。。。
研究效果
2023年5月15日，， ，，山东大学基础医学院袁得天教授、高等医学院研究院李石洋教授、武汉大学基础医学院夏宇尘教授及德国海德堡癌症研究中心Mathias Heikenwalder相助在Nature Metabolism杂志在线揭晓新的研究论文“m6A modification-tuned sphingolipid metabolism regulates postnatal liver development in male mice”。。。。。该项研究展现了m6A修饰的鞘脂代谢可以调理小鼠出生后的肝脏发育和代谢稳态，， ，，并探讨了Mettl3/m6A/Smpd3轴对鞘脂代谢的细腻调控。。。。。
效果
01 Mettl3在出生后肝脏发育历程中表达降低
首先，， ，，研究团队基于转录组数据剖析和差别基因剖析发明，， ，，m6A甲基转移酶复合体的焦点催化酶Mettl3和Mettl14随着肝脏发育历程而表达下降。。。。。其中，， ，，Mettl3主要表达在肝细胞中，， ，，研究发明，， ，，成年肝脏中肝细胞的Mettl3的表达远低于胚胎或者新生儿肝脏肝细胞中的表达（图1）。。。。。
图1 Mettl3在胚胎和新生儿肝脏中高表达，， ，，并在出生后肝脏发育历程中下降
02 Mettl3加入肝脏发育和功效成熟
因此，， ，，为研究m6A修饰在肝脏发育中的作用，， ，，研究者构建Mettl3ΔHep小鼠，， ，，胚胎期特异性在肝脏中敲除Mettl3（图2a,b）。。。。。效果显示，， ，，肝脏Mettl3基因的缺失导致m6A RNA水平降低，， ，，且Mettl3ΔHep小鼠在发育历程中体现出生长缓慢，， ，，同时，， ，，Mettl3ΔHep小鼠的血清谷丙转氨酶（ALT）和天冬氨酸转氨酶（AST）升高，， ，，肝脏组织外貌粗糙，， ，，泛起肝损伤表型（图2c-h）。。。。。进一步研究发明，， ，，Mettl3ΔHep小鼠肝脏组织中肝细胞肥大，， ，，细胞凋亡显著增添（图2i-m）。。。。。这些效果提醒了特异性在肝脏中敲除Mettl3基因导致肝细胞代谢重塑和肝脏功效成熟缺陷。。。。。
图2 肝脏Mettl3缺失导致肝细胞肥大、肝损伤和生长缓慢
随后，， ，，研究职员借助rAAV2/8-TBG-Cre注射1周龄Mettl3-floxed鼠（AAV8-Cre鼠），， ，，条件性敲除肝脏中Mettl3基因，， ，，效果并未视察到小鼠肝脏泛起显着的损伤（图3a-c）。。。。。继续视察发明，， ，，3周龄的AAV8-Cre鼠肝脏m6A水平未体现出显着的降低（图3d-f）。。。。。这提醒了Mettl3基因敲除对肝脏代谢稳态的影响与敲除时间点有关，， ，，在新生小鼠4周前，， ，，Mettl3介导的m6A修饰关于肝脏发育及功效成熟至关主要。。。。。
图3 小鼠出生后诱导肝细胞Mettl3表达下调不会引起肝损伤
03 MeMettl3/m6A/Smpd3轴对鞘脂代谢的细腻调控机制
为进一步确定与发育缺陷亲近相关的潜在靶基因，， ，，研究团队借助转录组剖析及分子生物学手艺发明，， ，，Mettl3ΔHep小鼠肝脏中神经鞘脂酰胺代谢的中性鞘脂酶Smpd3 mRNA水平和卵白表达显着上调（图4）。。。。。
图4 Mettl3ΔHep小鼠肝脏爆发鞘脂代谢重塑
进一步研究发明，， ，，Mettl3ΔHep小鼠肝脏中Smpd3 mRNA上的m6A修饰水平显著降低；；；；而AAV8-Cre鼠肝脏中Smpd3转录水平从出生后4周最先增添，， ，，与出生后m6A水平呈负相关（图5i-l）。。。。。总的来说，， ，，小鼠出生后发育早期的肝脏Mettl3缺失导致Smpd3过早高表达，， ，，这是由于依赖Mettl3介导m6A修饰的RNA衰变缺陷造成的，， ，，在新生小鼠4周前，， ，，较高水平的Mettl3/m6A可作为制动器，， ，，阻碍了Smpd3的过早表达（图5）。。。。。
图5 Mettl3通过m6A修饰调控smpd3 mRNA衰变
接下来，， ，，作者探讨了鞘脂代谢异常与Mettl3缺乏诱导的肝损伤之间的关系，， ，，借助液质联用（HPLC-MS）剖析和电镜效果发明，， ，，Mettl3ΔHep小鼠肝脏中毒性神经酰胺群集，， ，，线粒体损伤和内质网应激升高（图6）。。。。。
图6 Mettl3ΔHep小鼠肝脏中毒性神经酰胺群集，， ，，线粒体损伤和内质网应激升高
04 下调Smpd3的表达有用改善肝脏发育和功效成熟缺陷
基于上述效果，， ，，作者划分借助Smpd3拮抗剂GW4869、Smpd3 siRNA和AAV过表达Sgms1（pAAV-CBh-Sgms1-3Xflag-P2A-EGFP-WPRE）以抵消Smpd3的方法下调Smpd3的表达（图7a，， ，，图8a），， ，，发明Smpd3表达降低，， ，，可有用逆转由Mettl3缺乏引起的肝损伤，， ，，神经酰胺群集、肝线粒体变性和内质网异常获得了改善，， ，，小鼠体重也部分恢复（图7-8）。。。。。
图7 药理学手段抑制Smpd3可减轻Mettl3缺陷引起的神经酰胺累积和肝损伤表型
图8 Smpd3敲低可减轻肝脏Mettl3缺陷引起的神经酰胺累积和肝损伤表型
结论
本文借助转录组学、高通量测序、转基因小鼠、rAAV载体介导的条件性敲除、分子生物学等多种手艺手段发明Mettl3基因的缺失导致肝细胞代谢重塑和功效成熟缺陷，， ，，且对肝脏代谢稳态的影响与基因敲除时间点有关。。。。。Smpd3作为Mettl3的靶标，， ，，加入鞘脂代谢的调控。。。。。Mettl3缺失导致Smpd3表达上调，， ，，进而介导鞘脂代谢重新毗连，， ，，并陪同着毒性神经酰胺群集以及线粒体损伤和内质网应激升高。。。。。在新生小鼠4周前，， ，，较高水平的Mettl3/m6A可作为制动器，， ，，通过严酷调控Smpd3，， ，，；；；；こ錾蟮母卧嗝馐芴手酆痛辉勇业挠跋。。。。。这项研究扩展了m6A修饰在维持发育阶段肝脏代谢稳态中的要害作用，， ，，为新生儿康健和肝脏发育的明确提供了强有力的支持。。。。。
该研究由山东大学基础医学院袁得天、高等医学院研究院李石洋、武汉大学基础医学院夏宇尘以及德国海德堡癌症研究中心 Mathias Heikenwalder 教授相助完成。。。。。山东大学基础医学院博士生王士冠、硕士生韩盼、青年西席孙建峰、深圳市呼吸疾病研究所研究员陈善泽为论文配合第一作者。。。。。
UG环球生物有幸为研究者提供实验中使用的AAV，， ，，以现实验动助力基础科学研究！
营业咨询
扫一扫，， ，，反响目今页面
7*12在线客服，， ，，效劳咨询
倾耳聆听，， ，，一个事情日内实时处置惩罚
15800353038
UG环球生物
