METTL14通过下调TINCR lncRNA抑制细胞焦亡和糖尿病心肌病

METTL14 suppresses pyroptosis and diabetic cardiomyopathy by downregulating TINCR lncRNA.

作者信息Liping Meng, Hui Lin, Xingxiao Huang, Jingfan Weng, Fang Peng, Shengjie Wu
PMID35013106
发布时间2022-01-10
DOI10.1038/s41419-021-04484-z

实验完整度

高

研究包含体外细胞实验、体内大鼠模型、功能获得/缺失、RNA pulldown/RIP、转录稳定性分析等多层级验证,并明确了分子机制。

主要模型

新生大鼠心室肌细胞(NRVMs) H9c2心肌细胞系 链脲佐菌素诱导的糖尿病心肌病大鼠模型

重点核对

高糖(50 mmol/L)处理心肌细胞诱导焦亡 MCC950(NLRP3抑制剂)在细胞培养中的浓度(7.0 nM)和动物处理中的剂量(12 mg/kg) 链脲佐菌素诱导糖尿病大鼠模型的剂量(65 mg/kg)和空腹血糖标准(>16.7 mmol/L) METTL14过表达或敲低慢病毒载体的注射剂量(1×10^9 TU) RNA稳定性实验中的放线菌素D浓度(5 μg/ml)

摘要

N6-甲基腺苷(m6A)是RNAs(如lncRNAs)最重要的表观遗传调控之一。然而,m6A在糖尿病心肌病(DCM)中的潜在调控机制非常有限。在本研究中,我们旨在确定METTL14介导的m6A修饰在细胞焦亡和DCM进展中的作用。建立DCM大鼠模型,采用qRT-PCR、western blot和免疫组化(IHC)检测METTL14和TINCR的表达。进行功能获得和功能缺失实验以确定METTL14-TINCR-NLRP3轴在细胞焦亡和DCM中的作用。进行RNA pulldown和RNA免疫沉淀(RIP)实验以验证潜在的相互作用。我们的结果表明,细胞焦亡与DCM进展密切相关。METTL14在DCM大鼠心肌细胞和心脏组织中下调。在功能上,METTL14通过下调lncRNA TINCR抑制细胞焦亡和DCM,TINCR进一步降低焦亡关键蛋白NLRP3的表达。在机制上,METTL14增加了TINCR基因的m6A甲基化水平,导致其下调。此外,m6A阅读蛋白YTHDF2对m6A甲基化至关重要,并介导TINCR的降解。最后,TINCR通过增加NLRP3 mRNA的稳定性正向调控NLRP3。总之,我们的工作揭示了METTL14介导的m6A甲基化和lncRNA调控在细胞焦亡和DCM中的新作用,这可能有助于我们理解焦亡在DCM进展中的表观遗传调控。

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
METTL14介导的m6A修饰在糖尿病心肌病(DCM)心肌细胞焦亡中的作用及机制是什么?
核心机制
METTL14通过m6A甲基化修饰lncRNA TINCR,招募m6A阅读蛋白YTHDF2介导TINCR降解,进而降低NLRP3 mRNA稳定性,抑制NLRP3表达和心肌细胞焦亡,从而减轻DCM。
主要证据
在DCM大鼠模型和高糖处理的心肌细胞中,METTL14下调而TINCR上调;过表达METTL14抑制焦亡和改善心功能,而TINCR过表达逆转此效应;RIP和RNA pulldown证实METTL14介导m6A修饰TINCR和YTHDF2结合,且TINCR稳定NLRP3 mRNA。
研究意义
揭示了METTL14介导的m6A修饰和lncRNA调控在焦亡和DCM中的新作用,为DCM治疗提供了潜在的药物靶点和新的治疗策略。

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

体外高糖诱导心肌细胞焦亡模型的建立与验证

验证高糖处理是否能诱导心肌细胞焦亡,并确定其是否依赖NLRP3/caspase-1通路。

用50 mmol/L高糖处理NRVMs和H9c2细胞,观察细胞形态变化、膜损伤、焦亡相关蛋白表达,并使用NLRP3抑制剂MCC950处理验证其依赖性。

2

糖尿病心肌病大鼠模型的建立与焦亡验证

在体内模型中验证焦亡是否参与DCM进展,并评估MCC950对心脏功能和焦亡的影响。

通过单次腹腔注射链脲佐菌素(65 mg/kg)建立DCM大鼠模型,通过超声心动图评估心功能,通过透射电镜观察心肌超微结构,通过IHC检测焦亡蛋白表达。部分大鼠用MCC950(12 mg/kg)处理。

3

METTL14在DCM中的表达变化和功能验证

确定METTL14在DCM和高糖条件下的表达变化,并验证其过表达或敲低对焦亡和心脏功能的影响。

通过Western blot和qRT-PCR检测METTL14表达;在DCM大鼠心肌内注射METTL14过表达慢病毒,通过超声心动图、电镜、IHC评估心功能和焦亡;在体外细胞中敲低METTL14观察焦亡表型。

4

METTL14- TINCR -NLRP3轴的功能验证

验证METTL14通过下调TINCR来抑制焦亡,并确认TINCR是否调控NLRP3表达。

在METTL14过表达的DCM大鼠中共表达TINCR,观察对心脏功能和焦亡的影响;在细胞中敲低或过表达TINCR;用RNA pulldown验证TINCR与NLRP3 RNA的结合,用放线菌素D处理检测NLRP3 mRNA稳定性。

5

METTL14介导的m6A修饰和YTHDF2调控TINCR降解的机制验证

验证METTL14通过m6A修饰TINCR并由YTHDF2识别导致其降解。

使用RIP实验检测m6A抗体和YTHDF2抗体的结合,用RNA pulldown验证YTHDF2与TINCR的相互作用,并用放线菌素D处理评估TINCR降解率。

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
1640培养基----
胎牛血清----
MCC950钠盐SelleckCP-456773
链脲佐菌素----
TRIzol试剂Invitrogen--
Superscript III逆转录酶Invitrogen--
SYBR Green荧光染料----
Bio-Rad CFX96系统Bio-Rad--
RIPA裂解液Pierce--
蛋白酶抑制剂Roche--
ECL化学发光试剂----
NLRP3抗体Abcamab214185
METTL14抗体Abcamab223090
cleaved caspase-1抗体Abcamab1872
IL-1β抗体Abcamab2105
IL-18抗体Abcamab18672
GSDMD-N抗体Biossbs-14287R
GAPDH抗体InvitrogenPA1-987
EZ-Magna RIP试剂盒Millipore--
anti-m6A抗体Abcamab208577
NLRP3抗体Abcamab263899
磁珠RNA-蛋白Pull-down试剂盒Thermo Scientific--
生物素-TEG标记DNA探针Sangon--
TUNEL试剂盒Beyotime--
Masson三色染色试剂盒SolarbioG1340
Image J----

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
细胞培养与高糖处理
细胞种类(NRVMs、H9c2)、培养基(1640)、高糖浓度(50 mmol/L)、处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Cell lines and chemical reagent; Results: Pyroptosis is involved in DCM through NLRP3-caspase-1 pathway in vitro
药物处理
MCC950浓度(细胞7.0 nM,动物12 mg/kg)、放线菌素D浓度(5 μg/ml)、处理时间
阅读提示:Methods: Cell lines and chemical reagent; Results
糖尿病动物模型建立
大鼠品系(Wistar)、性别(雄性)、体重范围(200-250g)、STZ剂量(65 mg/kg)、糖尿病标准(空腹血糖>16.7 mmol/L)、每组样本量(n=8)
阅读提示:Methods: Establishment and treatment of diabetic animal models
基因操作
慢病毒载体(Lv-METTL14、sh-METTL14、Lv-TINCR等)、注射剂量(1×10^9 TU)、注射途径(心肌内)、感染复数
阅读提示:Methods: Establishment and treatment of diabetic animal models; Results: METTL14 suppresses pyroptosis via targeting TINCR lncRNA
分子生物学检测
RNA提取方法(TRIzol)、逆转录酶(Superscript III)、qRT-PCR条件(SYBR Green、CFX96)、内参基因(GAPDH)、抗体来源和稀释比
阅读提示:Methods: RNA extraction and quantitative RT-PCR; Methods: Western blots