METTL3介导的SIRT1 mRNA m6A修饰通过增强细胞衰老抑制子宫内膜异位症的进展

METTL3-mediated m6A modification of SIRT1 mRNA inhibits progression of endometriosis by cellular senescence enhancing.

作者信息Xiaotong Wang, Jing Wang, Xibo Zhao, Han Wu, Jixin Li, Yan Cheng, Qiuyan Guo, Xuejiao Cao, Tian Liang, Liyuan Sun, Guangmei Zhang
PMID37353804
发布时间2023-06
DOI10.1186/s12967-023-04209-0

实验完整度

高

包含体外细胞功能实验、体内小鼠模型(CKO和裸鼠异种移植)以及多组学分析(RNA-seq和m6A芯片),并进行了机制验证。

主要模型

原代子宫内膜基质细胞(ESCs、EuSCs、NESCs) PgrCre/ + METTL3 −/− 小鼠子宫内膜异位症模型 BALB/c裸鼠异种移植模型 患者子宫内膜组织样本(EC、EU、NC)

重点核对

METTL3在异位内膜及ESCs中表达降低 METTL3敲低和过表达对ESCs活力、增殖、迁移、侵袭及衰老的影响 METTL3调控SIRT1 mRNA的m6A修饰及其与YTHDF2的结合 体内模型中METTL3缺失对子宫内膜异位症病变大小和SIRT1表达的影响

摘要

背景:子宫内膜异位症(EMs)是功能性子宫内膜在子宫外异位种植,是不孕和盆腔疼痛的主要原因。作为一种基本的mRNA修饰,N6-甲基腺苷(m6A)参与多种病理过程。然而,m6A RNA修饰在子宫内膜异位症中的作用仍不清楚。本研究探讨METTL3介导的m6A修饰及其在子宫内膜异位症中涉及的机制。方法:通过RT-PCR分析EMs中主要的m6A调节因子。通过m6A-mRNA表观转录组微阵列和RNA测序评估METTL3的候选靶标和可能的机制。采用原代ESCs模型验证METTL3对SIRT1 mRNA m6A修饰的作用,并通过RT-PCR、Western blotting、MeRIP和RIP实验阐明其机制。通过CCK-8活力实验、Transwell侵袭实验、EdU增殖实验、伤口愈合迁移实验和衰老相关β-半乳糖苷酶染色阐明METTL3和SIRT1在ESCs中的潜在生物学机制。采用体内PgrCre/ + METTL3 −/−雌性纯合小鼠模型和裸鼠异种移植模型进一步研究METTL3介导的m6A改变对EMs的生理后果。结果:我们的数据表明,METTL3表达降低显著下调ESCs中的m6A RNA甲基化水平。沉默METTL3介导的m6A修饰在体外加速ESCs的活力、增殖、迁移和侵袭。m6A阅读蛋白YTHDF2结合m6A修饰诱导SIRT1 mRNA的降解。随后抑制SIRT1/FOXO3a信号通路激活,促进ESCs的细胞衰老,并在体外和体内抑制ESCs的异位种植。结论:我们的研究结果表明,METTL3介导的m6A甲基化表观遗传调控ESCs的异位种植,导致子宫内膜异位症的进展。我们的研究确立了METTL3-YTHDF2-SIRT1/FOXO3a作为子宫内膜异位症的关键轴和潜在机制。

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
METTL3介导的m6A修饰在子宫内膜异位症进展中的作用及机制是什么?
核心机制
METTL3介导的m6A修饰通过YTHDF2识别SIRT1 mRNA,促进其降解,抑制SIRT1/FOXO3a信号通路,从而增强细胞衰老并抑制子宫内膜异位症的进展。
主要证据
体外实验显示METTL3过表达降低SIRT1表达并促进细胞衰老,体内CKO小鼠模型和裸鼠异种移植模型证实METTL3缺失促进病变生长并抑制衰老标志物。
研究意义
本研究确立了METTL3-YTHDF2-SIRT1/FOXO3a轴作为子宫内膜异位症的潜在机制,为未来m6A激动剂在SIRT1 mRNA上的临床应用提供了分子基础。

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

临床样本中m6A水平及METTL3表达分析

评估子宫内膜异位症中m6A修饰水平及METTL3表达变化

收集异位、在位和正常子宫内膜组织,通过ELISA和dot blot检测m6A水平,RT-qPCR和Western blot检测METTL3等调节因子表达。

2

体外METTL3功能实验

验证METTL3对ESCs增殖、迁移、侵袭和衰老的影响

在ESCs中敲低或过表达METTL3,通过CCK-8、EdU、伤口愈合、Transwell和SA-β-Gal染色检测细胞行为。

3

转录组和表观转录组筛选METTL3靶标

鉴定METTL3介导m6A修饰的下游靶基因

对oe-METTL3和oe-NC ESCs进行RNA-seq和m6A表观转录组微阵列分析,通过Venn图筛选差异表达和差异甲基化基因。

4

METTL3调控SIRT1的机制验证

验证METTL3通过m6A修饰调控SIRT1表达

通过RT-qPCR、RIP、MeRIP和mRNA稳定性实验检测METTL3对SIRT1 mRNA的结合、m6A修饰和稳定性影响。

5

体内动物模型验证

验证METTL3敲除对子宫内膜异位症进展的影响

使用PgrCre/ + METTL3 −/−小鼠构建子宫内膜异位症模型,以及裸鼠异种移植模型,观察病变大小和SIRT1表达。

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
TRIzol试剂Ambion--
m6A RNA甲基化定量试剂盒(比色法)EpigentekP-9005
m6A特异性抗体Synaptic Systems202003
山羊抗兔IgG HRP抗体Biossbs-40295G-HRP
ECL检测试剂MeilunbioMA0186
PrimeScript™ RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047A
TB Green® Premix Ex Taq™TakaraRR820A
RIPA裂解液SolarbioR0010
BCA蛋白定量试剂盒MeilunbioMA0082
SDS-PAGEBeyotimeP0015L
PVDF膜Roche--
抗METTL3抗体Abcamab195352
抗YTHDF2抗体Proteintech24744-1-AP
抗p53抗体Proteintech10442-1-AP
抗p21抗体Proteintech10355-1-AP
抗Lamin b1抗体Proteintech12987-1-AP
抗FOXO3a抗体Proteintech28755-1-AP
抗SIRT1抗体Proteintech13161-1-AP
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
IV型胶原酶BiosharpBS165
DMEM/F12培养基MeilunbioMA0214
胎牛血清BI--
si-METTL3Hanbio--
si-SIRT1Hanbio--
si-YTHDF1Hanbio--
si-YTHDF2Hanbio--
si-YTHDF3Hanbio--
si-NCHanbio--
oe-METTL3Hanbio--
oe-YTHDF2Hanbio--
oe-NCHanbio--
RNA Fit转染试剂Hanbio--
LipoFiterTM3.0脂质体转染试剂Hanbio--
CCK-8试剂MeilunbioMA0218-2
EdU试剂MeilunbioMA0425
Matrigel基质胶BD Biosciences--
结晶紫SolarbioG1062
衰老β-半乳糖苷酶染色试剂盒BeyotimeC0602
RNA免疫沉淀试剂盒GeneseedP0102
riboMeRIP m6A转录组分析试剂盒RibobioC11051-1
Alexa Fluor 488Abcamab150077
Cy3Abcamab6939
PRcre小鼠CyagenC001035
METTL3fl/fl小鼠CyagenTOS171205
17-雌二醇----

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
临床样本收集
样本类型(异位、在位、正常)、样本量(各30例)、月经周期阶段(增殖期)、患者是否接受激素治疗
阅读提示:Materials and methods - Patients and samples
原代细胞分离与培养
胶原酶浓度(1 mg/ml)、消化时间(2小时)、培养基(DMEM/F12+10% FBS)、培养条件(37°C, 5% CO2)
阅读提示:Materials and methods - Isolation and culture of primary endometrial stromal cells
基因敲低/过表达
siRNA和过表达质粒序列、转染试剂(RNA Fit、LipoFiterTM3.0)、转染条件
阅读提示:Materials and methods - Cell transfection for gene silence and overexpress
体外功能实验
细胞接种密度(CCK-8:3×10^4/孔;EdU:2×10^5/孔;迁移:1×10^6/孔)、处理时间(24小时)、基质胶浓度
阅读提示:Materials and methods - Cell viability assay, Cell proliferation assay, Cell migration assay, Cell invasion assay
mRNA稳定性实验
放线菌素D浓度(5 μg/ml)、处理时间(0, 3, 6小时)
阅读提示:Materials and methods - mRNA stability assessment
体内动物模型
小鼠品系、基因型、雌激素剂量和给药频率、移植方法、观察时间点(第3/5/7天)、AAV注射剂量和频率
阅读提示:Materials and methods - Endometriosis CKO-mouse donor-receiptor grafting model, Nude mice xenografts model