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本研究针对肺纤维化中成纤维细胞-肌成纤维细胞分化的分子机制不明问题,揭示了组蛋白H3K9乳酰化通过增强METTL3转录促进IncRNA Inc668的m6A修饰,YTHDC1相分离介导m6A-Inc668经SRSF3-ALYREF-XPO5复合体核输出,进而稳定宿主基因PICALM表达加剧纤维化的新机制,为肺纤维化治疗提供了新靶点。
肺纤维化作为一种致命的慢性肺部疾病,其核心病理特征——成纤维细胞向肌成纤维细胞的异常分化,一直是科学家们试图破解的谜题。尽管已知转化生长因子TGF-β1等因子参与这一过程,但隐藏在RNA层面的调控机制仍如雾里看花。尤其令人困惑的是,那些穿梭于细胞核与胞质之间的长链非编码RNA(lncRNA),它们如何突破核膜屏障、又在纤维化中扮演何种角色?这项由滨州医学院附属医院团队发表在《Cell Death and Disease》的研究,首次揭示了RNA修饰与相分离现象协同调控lncRNA核输出的精妙机制。
研究人员运用了多种前沿技术:通过BLM诱导的小鼠肺纤维化模型和TGF-β1刺激的人胚肺成纤维细胞(MRC-5)建立体外分化模型;采用m6A甲基化RNA免疫沉淀(MeRIP)和染色质免疫沉淀(ChIP)揭示组蛋白H3K9乳酰化对METTL3的转录调控;结合荧光原位杂交(FISH)和核质分离实验追踪Inc668的亚细胞定位;利用荧光漂白恢复(FRAP)和截突变体验证YTHDC1相分离特性;通过RNA pull-down和免疫共沉淀(Co-IP)解析SRSF3-ALYREF-XPO5复合体组装机制。
"高度表达的Inc668促进肺纤维化过程中的成纤维细胞-肌成纤维细胞分化"章节显示,在TGF-β1刺激下,全长1139bp的Inc668表达显著上调,且呈现从核内向胞质的转位现象。功能实验证实,干扰Inc668可抑制α-SMA、COL1A等纤维化标志物表达,而过表达则促进细胞增殖迁移,提示其促纤维化作用。
"YTHDC1协助METTL3促进Inc668的N6-甲基腺苷修饰"部分揭示了表观遗传调控级联:组蛋白H3K9乳酰化富集于METTL3启动子区增强其转录,进而催化Inc668第555位腺苷6A修饰。YTHDC1不仅识别该修饰,还通过结合METTL3形成正反馈循环,显著延长Inc668半衰期。特别值得注意的是,A555C点突变可完全破坏YTHDC1与Inc668的结合,凸显该位点的核心地位。
研究最精彩的发现体现在"Inc668的核输出依赖YTHDC1相分离"部分。免疫荧光捕捉到YTHDC1在TGF-β1刺激下形成动态核凝聚体,1,6-己二醇处理可使其解体。截断YTHDC1的274-294氨基酸无序区(IDR)后,其相分离能力丧失,且无法挽救YTHDC1敲低导致的Inc668核滞留。这首次证明lncRNA的核输出需要读者蛋白的相分离特性作为"分子胶水"。
"相分离YTHDC1通过SRSF3-ALYREF-XPO5转运复合体促进Inc668核输出"章节描绘了完整的输出通路:YTHDC1液滴招募剪接因子SRSF3,后者与核转运受体ALYREF、输出蛋白XPO5形成"核孔列车"。当YTHDC1相分离受阻时,SRSF3与XPO5的核定位及ALYREF的核质穿梭均发生紊乱,导致Inc668滞留核内。
在机制下游,"Inc668通过增强PICALM mRNA稳定性促进肺纤维化"的实验证实,胞质Inc668能稳定其宿主基因PICALM的mRNA,促进肌成纤维细胞转化。动物实验显示,腺病毒介导的Inc668干扰可改善BLM模型小鼠的肺功能参数和纤维化程度,而患者血液中Inc668水平与疾病严重程度正相关。
这项研究开创性地将三个前沿领域——RNA修饰、相分离和lncRNA生物学有机衔接:首先阐明H3K9乳酰化-METTL3-m6A-Inc668的转录调控轴;其次揭示YTHDC1相分离作为lncRNA核输出的"分子开关";最后解析Inc668-PICALM的促纤维化通路。这不仅为理解lncRNA时空动力学提供了新范式,更提示靶向YTHDC1相分离界面或可成为治疗肺纤维化的新策略。正如研究者强调,该发现为开发基于RNA修饰和相分离调控的精准疗法奠定了理论基础。
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