METTL3通过m6A-YTHDF2依赖途径调控ATG7介导的心肌细胞自噬在急性心肌梗死中的作用机制

时间：2025年2月3日

来源：Cell Death Discovery

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本研究揭示了METTL3介导的m6A甲基化通过调控自噬关键基因ATG7的表达影响心肌细胞命运的分子机制。研究人员发现缺氧条件下，METTL3通过m6A修饰促进YTHDF2介导的ATG7 mRNA降解，抑制自噬并加剧心肌损伤。该研究为急性心肌梗死(AMI)的治疗提供了新的表观遗传学靶点，发表在《Cell Death Discovery》杂志。

心血管疾病是全球首要死因，其中急性心肌梗死(AMI)因其高致死率备受关注。尽管介入治疗和药物不断进步，但心肌细胞在缺血缺氧后的存活问题仍是治疗瓶颈。近年研究发现，自噬这一"细胞自我消化"过程在心肌缺血损伤中扮演双刃剑角色——适度自噬保护细胞，过度则加速死亡。与此同时，表观遗传学修饰尤其是RNA m⁶A甲基化在心血管疾病中的作用逐渐浮出水面，但METTL3甲基转移酶如何通过m⁶A修饰调控心肌细胞自噬的具体机制仍是未解之谜。

复旦大学附属中山医院的研究团队在《Cell Death Discovery》发表重要成果，首次阐明METTL3通过m⁶A-YTHDF2-ATG7轴调控缺氧心肌细胞自噬的分子机制。研究发现METTL3缺失可增强自噬并减轻心肌损伤，这一保护作用通过维持自噬关键蛋白ATG7的表达实现。该研究不仅为AMI治疗提供新靶点，更拓展了RNA表观遗传调控在心血管疾病中的认知边界。

研究采用H9c2心肌细胞系、原代新生大鼠心肌细胞(NRCMs)和AC16人心肌细胞系构建缺氧模型，通过条件性心脏特异性METTL3敲除小鼠(METTL3-CKO)和腺相关病毒AAV9心脏原位注射建立动物模型。关键技术包括m⁶A甲基化水平检测(LC-MS/MS)、位点特异性m⁶A分析(SELECT技术)、RNA免疫共沉淀(RIP-qPCR)、自噬流检测(mCherry-EGFP-LC3报告系统)和透射电镜观察自噬体等。

METTL3 regulated autophagy in hypoxia-induced cardiomyocytes
研究人员发现缺氧处理后，H9c2细胞中METTL3和自噬标志物呈现先升后降的动态变化。通过基因沉默和过表达实验证实，METTL3负调控自噬——敲低METTL3增加LC3B-II/LC3B-I比值和Beclin-1表达，降低p62水平；而过表达则产生相反效果。免疫荧光和电镜结果直观显示METTL3调控自噬体形成的早期阶段。

METTL3 affected the injury of hypoxic cardiomyocytes by autophagy
使用自噬抑制剂Bafilomycin-A1和激动剂Rapamycin的实验表明，METTL3通过调控自噬流影响细胞命运。特别值得注意的是，自噬激动剂Rapamycin能逆转METTL3过表达导致的细胞损伤，而抑制剂3-MA则抵消METTL3敲低的保护作用，证实自噬是METTL3影响心肌细胞存活的关键途径。

METTL3 affected autophagy by targeting ATG7
通过筛选发现ATG7是METTL3调控自噬的关键靶点。救援实验显示，ATG7 siRNA可逆转METTL3敲低导致的自噬增强，而ATG7过表达则抵消METTL3过表达的抑制作用。值得注意的是，虽然缺氧整体增加自噬，但METTL3的升高仍会部分抑制ATG7表达，表明存在多层次的调控网络。

METTL3 regulated ATG7 mRNA expression in an m⁶A-dependent manner
LC-MS/MS检测证实METTL3介导心肌细胞m⁶A修饰。SELECT和RIP-qPCR实验锁定ATG7 mRNA上的m⁶A修饰位点，证明METTL3直接结合并甲基化ATG7转录本，加速其降解。mRNA稳定性分析显示METTL3缺失显著延长ATG7 mRNA半衰期。

YTHDF2 mediated mRNA expression of ATG7 through m⁶A-dependent mechanism
在三种m⁶A阅读蛋白中，仅YTHDF2敲除显著上调ATG7表达。机制上，YTHDF2识别METTL3介导的m⁶A修饰并促进ATG7 mRNA降解。救援实验证实YTHDF2缺失可逆转METTL3过表达对自噬的抑制，完善了METTL3-m⁶A-YTHDF2-ATG7调控轴。

METTL3 regulated MI-induced heart injury through ATG7-dependent autophagy in vivo
小鼠心肌梗死模型显示，心脏特异性METTL3敲除(METTL3-CKO)增强自噬并改善心功能，而AAV9介导的METTL3过表达则加重损伤。通过心脏原位注射ATG7 siRNA可逆转METTL3-CKO的保护作用，证实ATG7是体内调控的关键靶点。组织学分析显示METTL3敲除减少梗死区纤维化，改善心肌存活。

这项研究首次阐明METTL3通过m⁶A-YTHDF2依赖途径调控ATG7表达影响心肌自噬的完整机制。在急性心肌梗死背景下，缺氧激活的METTL3通过甲基化ATG7 mRNA促进其被YTHDF2识别降解，形成"甲基化-降解"负反馈环路，适度抑制自噬保护心肌。这一发现不仅揭示了RNA表观遗传调控在心血管疾病中的新机制，更提出了通过干预METTL3-ATG7轴治疗缺血性心脏病的新策略。值得注意的是，研究也发现不同应激条件下(如营养剥夺和雷帕霉素处理)METTL3对自噬的调控存在差异，提示环境因素可能影响m⁶A修饰的功能输出。这些发现为开发针对急性心肌梗死的精准表观遗传治疗提供了重要理论基础。