多囊卵巢综合征（PCOS）是育龄女性中常见的内分泌疾病，与持续无排卵、雄激素过多和胰岛素抵抗有关[1,2]。据报道，PCOS占无排卵性不孕女性的75%[3]。颗粒膜细胞是卵巢卵泡的重要组成部分，在提供卵子成熟所需的重要生长信号和营养物质方面起着关键作用[4]。越来越多的证据表明，PCOS中的卵泡发育和排卵中断与颗粒膜细胞的功能障碍和异常生长有关。因此，全面研究PCOS的发病机制对其治疗策略具有重要意义。
One cut homeobox 2（Onecut2）是一种新发现的转录因子，可以调控目标基因的表达[5]。研究表明，敲低onecut2可诱导出生后神经发生并损害视网膜发育[6,7]。在乳腺癌细胞中，onecut2敲低会通过上调促凋亡因子Bax和Cleaved Caspase-3的表达来诱导细胞凋亡[8]。在胃癌细胞中，onecut2缺乏显著抑制细胞增殖和肿瘤生长[9]。在我们的研究中，建立了PCOS小鼠模型，并收集卵巢组织进行mRNA测序（mRNA-seq）。结果显示，PCOS小鼠的卵巢组织中onecut2表达下调。此外，根据基因表达组（GEO）数据库（GSE34526），也发现PCOS患者的颗粒膜细胞中onecut2表达较低。因此，我们推测onecut2对PCOS颗粒膜细胞具有抗凋亡作用。
据报道，PCOS患者的颗粒膜细胞中sirtuin 3（SIRT3）的表达减少[10]。敲低SIRT3会引发氧化应激和线粒体功能障碍[10]。SIRT3过表达可以抑制双氢睾酮（DHT）诱导的颗粒膜细胞凋亡并改善线粒体功能障碍[11]。然后我们使用JASPAR数据库发现onecut2可以与SIRT3的启动子结合[12]。我们推测onecut2可能通过调控SIRT3表达来影响线粒体功能和颗粒膜细胞凋亡。
RNA甲基化是真核生物中最常见的RNA修饰类型[13]。在这些修饰中，N6-甲基腺苷（m6A）是人类mRNA中最显著的修饰之一[14]。甲基转移酶样3（METTL3）是主要的m6A甲基转移酶。值得注意的是，在PCOS大鼠模型的卵巢组织中，METTL3的表达显著增加[15]。METTL3过表达促进了炎症因子（包括白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α和NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3）的表达[16]。此外，在缺血/再灌注损伤的小鼠心脏组织中，METTL3的表达也升高。然后，METTL3通过催化TFEB的m6A甲基化降低了其mRNA稳定性，进一步促进了心肌细胞凋亡[17]。总之，我们推测METTL3可能通过调控SIRT3的m6A甲基化来影响onecut2的表达。
在本研究中，通过mRNA-seq、GEO数据库和GeneCards的交叉分析，我们发现了onecut2。随后，我们进行了体内和体外实验来探讨onecut2在PCOS中的作用。DHEA诱导的PCOS小鼠表现出不规则的发情周期和卵巢损伤。在PCOS小鼠中发现了onecut2表达下调。此外，在体内还观察到颗粒膜细胞凋亡和线粒体功能障碍。为了进一步探索PCOS的机制，我们使用了人类KGN细胞进行体外实验。尽管KGN是一种卵巢颗粒膜肿瘤细胞系，但由于其未分化和保持的卵巢细胞生理特性，它被广泛用于PCOS研究[[18], [19], [20]]。结果显示，onecut2通过调控SIRT3表达来抑制颗粒膜细胞凋亡和线粒体损伤。然后，METTL3影响DHT处理的KGN细胞中onecut2的甲基化。因此，我们的研究表明onecut2可能是治疗PCOS的新靶点。
