PNAS | 南京醫科大學周翔團隊揭示METTL3介導的m6A修飾調控心肌梗死中鐵死亡新機制

心肌梗死（MI）是全球范圍內導致死亡的主要原因之一，其病理進程中伴隨大量心肌細胞的不可逆丟失。近年來，鐵死亡作為一種鐵依賴性的脂質過氧化驅動的新型調節性細胞死亡方式，被證實在心肌缺血損傷中扮演關鍵角色。N6-甲基腺苷（m6A）是真核生物mRNA上最豐富的化學修飾，通過調節RNA的剪接、穩定性及翻譯效率，廣泛參與心血管疾病的病理進程。然而，m6A修飾是否及如何調控心肌細胞鐵死亡，仍是一個尚未闡明的重要科學問題。

近日，南京醫科大學第二附屬醫院周翔團隊在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表了題為《METTL3-mediated N6-methyladenosine modification of Dnajb1 modulates cardiomyocyte ferroptosis during myocardial infarction》的研究論文。該研究通過整合分析心肌梗死小鼠模型的轉錄組與表觀轉錄組數據，揭示了METTL3介導的m6A修飾通過調控Dnajb1 mRNA穩定性進而影響心肌細胞鐵死亡的關鍵機制。

研究人員首先通過MeRIP-seq和RNA-seq聯合分析發現，在心肌梗死小鼠組織和缺氧處理的心肌細胞中，m6A修飾水平顯著升高。進一步篩選發現，熱休克蛋白家族成員Dnajb1的mRNA存在高甲基化修飾且表達顯著下調。通過SRAMP算法預測及MeRIP-qPCR驗證，確認Dnajb1 mRNA在缺血條件下存在三個高置信度的m6A修飾位點。通過使用多種細胞死亡抑制劑對比發現，鐵死亡抑制劑Fer-1對缺氧心肌細胞活力的保護效果最佳，提示鐵死亡是缺氧誘導心肌損傷的主要形式。DNAJB1過表達可顯著抑制促鐵死亡蛋白TFRC和NCOA4的表達，恢復鐵蛋白FTH1和GPX4的水平，并減輕亞鐵離子累積、脂質過氧化及線粒體損傷。

機制研究顯示，甲基轉移酶METTL3在缺氧心肌細胞中表達顯著上調，可直接結合Dnajb1 mRNA并催化其m6A修飾。雙熒光素酶報告基因實驗證實，METTL3主要作用于Dnajb1的第二個m6A修飾位點。RNA免疫沉淀和RNA穩定性實驗表明，METTL3與m6A閱讀蛋白IGF2BP3競爭性結合Dnajb1 mRNA，METTL3促進其降解而IGF2BP3增強其穩定性。在缺氧條件下，METTL3占據主導地位，加速Dnajb1 mRNA的衰變。DNAJB1蛋白水平下降后，通過自噬-溶酶體途徑加速GPX4的降解，導致心肌細胞抗氧化能力減弱。

體外功能挽救實驗證實，METTL3過表達可抵消DNAJB1過表達對缺氧心肌細胞的保護作用，逆轉其對鐵死亡相關蛋白的調控及對脂質過氧化的抑制作用。反之，METTL3敲低可減輕缺氧誘導的鐵死亡，而同時敲低DNAJB1則部分消除了METTL3敲低帶來的保護效應。在體內實驗中，利用心肌特異性AAV9病毒在MI小鼠中過表達DNAJB1可顯著改善心功能、減少梗死面積和纖維化，并降低血漿丙二醛水平；而同時過表達METTL3則抵消了DNAJB1的心臟保護作用，加劇了鐵死亡相關損傷。

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