Epigenetics：特发性肺动脉高压m6A甲基化组的全面分析

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.