VIRMA介导的SHQ1 m6A修饰通过HNRNPA2B1依赖性机制增强肝再生

VIRMA-mediated SHQ1 m6A modification enhances liver regeneration through an HNRNPA2B1-dependent mechanism

作者信息Hao Chen, Haichuan Wang, Jiwei Huang, Guoteng Qiu, Zheng Zhang, Lin Xu, Xiao Ma, Zhen Wang, Xiangzheng Chen, Yong Zeng
PMID41132854
发布时间2025-10
DOI10.1016/j.apsb.2025.07.025

实验完整度

包含体内动物模型(ALPPS、CCl4、PH、AAV8补救)、体外细胞实验(增殖、凋亡)、MeRIP-seq、RIP、放线菌素D实验、双荧光素酶报告基因、免疫共沉淀及质谱分析等功能与机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠(野生型与肝脏特异性Virma敲除) AML12小鼠肝细胞系 NIH/3T3细胞系 ALPPS、CCl4及部分肝切除的小鼠肝再生模型

重点核对

肝再生模型中VIRMA表达的时间动态(ALPPS后48小时达峰) Virma敲除对肝再生能力、细胞周期蛋白和增殖标志物的影响 SHQ1作为VIRMA下游靶标的m6A修饰及其mRNA稳定性变化 HNRNPA2B1对SHQ1 mRNA稳定性的调控作用 PI3K/AKT通路(p-AKT Ser473)在SHQ1促进增殖中的作用

摘要

N6-甲基腺苷(m6A)修饰是一种关键的转录后调控机制,也是真核生物中最丰富且高度保守的RNA表观遗传修饰。既往研究表明,m6A修饰参与多种组织再生过程,包括肝再生。Vir样m6A甲基转移酶相关蛋白(VIRMA)是一种具有强大甲基化能力的m6A甲基转移酶。然而,其在肝再生中的作用仍知之甚少。在本研究中,我们利用Cre-loxP系统生成了肝脏特异性Virma敲除小鼠,并使用联合肝脏分割和门静脉结扎的分阶段肝切除术(ALPPS)小鼠模型和四氯化碳(CCl4)小鼠模型研究了VIRMA在肝再生中的生物学功能。ALPPS手术后VIRMA的表达水平迅速上调,并在肝修复过程中逐渐下调。Virma缺陷显著损害了肝再生能力并扰乱细胞周期进程。甲基化RNA免疫沉淀测序(MeRIP-seq)分析显示,Shq1是VIRMA介导的m6A修饰的有效下游靶标。Shq1的上调增强了细胞的增殖能力,而这种增强被特异性AKT抑制剂ipatasertib所减弱。在体内补充Shq1缓解了Virma缺陷引起的肝细胞增殖抑制。此外,m6A结合蛋白异质核核糖核蛋白a2b1(HNRNPA2B1)增强了Shq1 mRNA的稳定性。机制上,Virma缺陷导致Shq1 mRNA上的m6A修饰减少,导致m6A结合蛋白HNRNPA2B1与Shq1的结合能力降低,从而降低Shq1 mRNA的稳定性并减少其蛋白表达水平。SHQ1的下调抑制了PI3K/AKT通路,从而抑制细胞增殖和细胞周期进程,最终阻碍肝再生。总之,我们的结果表明,VIRMA通过调控m6A修饰在促进肝再生中发挥关键作用,为肝再生过程中的表观遗传调控提供了有价值的见解。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
VIRMA介导的m6A修饰在肝再生中的作用及其潜在调控机制是什么?
核心机制
VIRMA通过促进Shq1 mRNA的m6A修饰增强其与m6A结合蛋白HNRNPA2B1的结合,从而提高Shq1 mRNA稳定性,上调SHQ1表达,激活PI3K/AKT通路,促进肝细胞增殖与肝再生。
主要证据
ALPPS和CCl4模型中,VIRMA表达升高伴随着m6A水平上升;肝脏特异性Virma敲除损害肝再生,减少Shq1 m6A修饰和表达;MeRIP-seq、RIP、放线菌素D、双荧光素酶报告基因、Western blot等证明VIRMA-HNRNPA2B1-SHQ1轴及PI3K/AKT通路参与调控细胞增殖。
研究意义
该研究揭示了VIRMA在肝再生中的新功能,为通过表观遗传调控促进肝再生的潜在干预策略提供了新见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

ALPPS术后肝再生中VIRMA表达与m6A水平动态检测

探究VIRMA和全局m6A水平在肝再生过程中的变化规律

构建小鼠ALPPS模型,在不同时间点收集肝组织,通过Western blot检测VIRMA蛋白表达,通过分光光度法检测总RNA中的m6A水平。

2

肝脏特异性Virma敲除小鼠的构建与肝再生功能评估

确定VIRMA缺失对肝再生能力的影响

利用Alb-Cre/loxP系统生成肝脏特异性Virma敲除小鼠,并进行ALPPS、CCl4及部分肝切除手术,评估FLR/BW比值、肝再生率、血清肝功能指标(ALT、AST、TBIL)、增殖标志物(Ki67、BrdU、p-H3S10)及细胞周期蛋白表达。

3

体外细胞增殖与凋亡功能验证

验证VIRMA对肝细胞增殖和凋亡的影响

在AML12细胞中通过siRNA敲低或慢病毒过表达Virma,采用CCK-8、克隆形成、EdU标记实验评估增殖能力,并通过流式细胞术检测凋亡。

4

MeRIP-seq与下游靶标鉴定

鉴定VIRMA介导m6A修饰的下游靶基因

对WT和Virma-KO小鼠及ALPPS术后48小时的小鼠肝组织进行MeRIP-seq,结合qRT-PCR、MeRIP-qPCR和RIP-qPCR验证候选靶标,并通过SRAMP数据库预测m6A位点,构建野生型(WT)和突变型(MUT)荧光素酶报告基因验证。

5

SHQ1功能及机制验证

确认SHQ1在VIRMA调控肝细胞增殖中的作用及机制

在AML12细胞中通过siRNA敲低或质粒过表达Shq1(WT与MUT),评估增殖能力;使用AKT抑制剂ipatasertib处理验证AKT依赖性;通过免疫共沉淀-质谱鉴定相互作用蛋白(RICTOR),并通过Western blot验证AKT磷酸化变化。

6

HNRNPA2B1对SHQ1 mRNA稳定性的影响

探究HNRNPA2B1作为m6A阅读蛋白对Shq1 mRNA的调控

检测不同m6A阅读蛋白在肝再生模型中的表达,在AML12细胞中敲低Hnrnpa2b1,检测SHQ1表达、mRNA稳定性(放线菌素D处理),并通过RIP-qPCR和双荧光素酶报告基因验证相互作用和m6A依赖性。

7

体内SHQ1过表达对Virma敲除肝再生缺陷的挽救实验

验证SHQ1是VIRMA促进肝再生的关键下游效应分子

通过尾静脉注射AAV8-Shq1在Virma-KO小鼠肝脏中过表达SHQ1,于ALPPS术后检测肝再生相关指标,评估SHQ1能否逆转Virma缺失引起的再生障碍。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
溴脱氧尿苷SigmaB5002
Genmute™转染试剂SignaGen Laboratories--
GenJet™ plus转染试剂SignaGen Laboratories--
TRIzol试剂Invitrogen--
NanoDrop ND-1000分光光度计NanoDrop--
Bioanalyzer 2100生物分析仪Agilent--
镁RNA片段化模块NEB--
抗m6A抗体Synaptic Systems--
KAPA链特异性mRNA测序试剂盒Illumina--
RIPA裂解液Beyotime Biotechnology--
蛋白酶抑制剂混合物Thermo Fisher Scientific--
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0011
PVDF膜MilliporeISEQ00010
抗VIRMA抗体Proteintech68235-1-Ig
抗CyclinD1抗体Cell Signaling Technology55506T
抗CyclinA2抗体Abcamab181591
抗CDK2抗体Cell Signaling Technology2546
抗CyclinB1抗体Cell Signaling Technology4138
抗CDK1抗体Abcamab32094
抗SHQ1抗体Biossbs-17473R-Bio
抗p-AKT(Ser473)抗体Cell Signaling Technology4060
抗t-AKT抗体Cell Signaling Technology4691s
抗HNRNPA2B1抗体Proteintech14813-1-AP
抗β-Tubulin抗体AffinityAF7011
抗RICTOR抗体Abcamab70374
抗GAPDH抗体Zen BioScience200306
HiScript® III一步法逆转录预混液Vazyme Biotech--
ChamQ™ SYBR qPCR预混液Vazyme Biotech--
CCK-8试剂Beyotime Biotechnology--
EonTM酶标仪BioTek--
Cell-Light™ Apollo 567染色试剂盒RiboBio Biotechnology--
OBSERVER D1/AX10 cam HRC显微镜Zeiss--
Annexin V-Alexa Fluor 647/PI试剂盒----
CytoFLEX研究型流式细胞仪Beckman Coulter--
抗Ki67抗体Abcamab16667
抗BrdU抗体Cell Signaling Technology5292
抗p-H3S10抗体Merck Millipore06-570
抗白蛋白抗体Abcamab207327
Alexa Fluor 488二抗Invitrogen--
Ipatasertib----
AAV8-Shq1----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系、性别、年龄(8-10周)、Virma敲除策略(Alb-Cre/loxP)、ALPPS手术具体步骤、CCl4给药剂量(10 mL/kg,10% CCl4玉米油)、AAV8-Shq1剂量(5×10^11基因组拷贝/只)及给药途径(尾静脉注射)
阅读提示:Methods 2.1 Animals
细胞培养与处理
细胞系(AML12)、siRNA与质粒转染试剂(Genmute、GenJet)、转染效率验证方法、稳转株建立方法、放线菌素D浓度与处理时间
阅读提示:Methods 2.2 Small interfering RNA transfection, plasmid transfection, and lentiviral infection; Figure 5 legend
分子检测
MeRIP-seq完整流程(抗体、片段化条件、建库试剂盒)、Western blot抗体稀释比例、qRT-PCR引物序列、RIP-qPCR条件、双荧光素酶报告基因载体(pmirGLO-Shq1-WT/MUT)
阅读提示:Methods 2.3 MeRIP-seq, 2.4 Western blot, 2.5 qRT-PCR; Supporting Information Table S1
体内挽救实验
AAV8-Shq1注射时间点(术前4周)、ALPPS术后检测时间点(FLR/BW、肝再生率、血清肝功能、免疫组化标志物)
阅读提示:Methods 2.1 Animals; Figure 9 legend
统计学
样本量(n=5)、统计方法(t检验、单因素方差分析)、显著性阈值(P < 0.05)、数据展示格式(均值±SEM)
阅读提示:Methods 2.9 Statistical analysis