SETD2驱动METTL14介导的m6A抑制Piezo1衰减并激活TGM2以促进肺动脉高压

SETD2 drives METTL14-mediated m6A to suppress Piezo1 Attenuation and activate TGM2 to promote pulmonary hypertension.

作者信息Shuai-Shuai Zhao, Chuan Yuan, Jin-Long Liu, Qi-Cai Wu, Xue-Liang Zhou
PMID40778995
发布时间2025-08-08
DOI10.1007/s00018-025-05809-3

实验完整度

包含体外细胞模型(hPASMC周期性牵张)、体内小鼠模型(低氧诱导PAH)、基因敲除与过表达、ChIP、MeRIP-seq、RNA-seq、双荧光素酶报告基因及功能验证(增殖、钙内流、TGM2活性)。

主要模型

人肺动脉平滑肌细胞(hPASMCs) 低氧诱导的C57BL/6小鼠PAH模型 SMC特异性SETD2敲除小鼠 Piezo1过表达或敲低的小鼠模型

重点核对

低氧处理时间及氧浓度(10% O₂,4周) 周期性牵张频率(1 Hz)和时间(72小时) AAV9载体剂量(1×10¹¹ vg/小鼠)及给药方式(气管内滴注) SETD2特异性敲除小鼠的构建和验证 Piezo1 mRNA m6A修饰位点(A1080)突变验证

摘要

背景:肺动脉高压(PAH)的特征是由肺动脉平滑肌细胞(PASMC)增殖驱动的病理性血管重塑。虽然METTL14介导的N6-甲基腺苷(m6A)RNA修饰已被认为与PAH有关,但将m6A与PASMC功能障碍联系起来的上游调控因子和下游效应因子仍不清楚。本研究探讨了组蛋白甲基转移酶SETD2在通过Piezo1和转谷氨酰胺酶2(TGM2)驱动METTL14依赖性m6A修饰以促进PAH中的作用。方法:对C57BL/6小鼠进行低氧处理,并对肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)进行周期性牵张,以建立体内和体外PAH模型。通过染色质免疫沉淀(ChIP)研究了SETD2介导的H3K36me3对METTL14的表观遗传调控。使用甲基化RNA免疫沉淀测序(MeRIP-seq)、RNA-seq和双荧光素酶报告基因数据来确定METTL14是否以m6A依赖性方式增强Piezo1的表达。为了分析多个数据集之间的比较,使用单因素方差分析。结果:METTL14过表达使PASMC增殖增加1.45倍(与对照组相比),并使总RNA中的整体m6A水平升高1.73倍,poly A+ RNA中的m6A水平升高1.43倍。SETD2驱动的H3K36me3组蛋白修饰使METTL14表达上调1.76倍,从而放大m6A沉积。在低氧诱导的PAH小鼠中,METTL14过表达加重了血流动力学严重程度,使右心室收缩压(RVSP)增加29%,平均肺动脉压(mPAP)增加33%(与单独低氧相比)。PASMCs中SETD2敲除使RVSP降低24%,mPAP降低28%,肺动脉中膜厚度(PAMT)降低29%,同时m6A水平降低48%。通过METTL14介导的m6A修饰在腺苷1080位点使Piezo1 mRNA稳定性增加2.36倍,使PASMCs中Piezo1蛋白表达增加3.58倍。Piezo1过表达增加细胞内Ca²⁺内流,使TGM2活性增加1.79倍,并在SETD2缺陷的情况下恢复PASMC增殖。结论:本研究确定了一个新的SETD2/H3K36me3/METTL14/m6A轴,该轴稳定Piezo1 mRNA,促进Ca²⁺依赖性TGM2活化和PASMC增殖,从而在PAH中发挥作用。靶向该通路——通过SETD2、METTL14或Piezo1抑制——可能为改善PAH中的血管重塑提供治疗潜力。

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
SETD2介导的H3K36me3是否通过METTL14依赖的m6A修饰调控Piezo1表达,进而激活TGM2并促进肺动脉高压的血管重塑?
核心机制
SETD2介导H3K36me3修饰,上调METTL14表达,增强m6A沉积,抑制Piezo1 mRNA衰减,增加Piezo1蛋白表达,促进Ca²⁺内流,激活TGM2,最终促进PASMC增殖和肺血管重塑。
主要证据
体外和体内实验证明METTL14过表达增加m6A水平并促进PASMC增殖;ChIP证明SETD2调控METTL14;MeRIP-qPCR、RNA稳定性分析和双荧光素酶报告基因证明METTL14通过m6A修饰稳定Piezo1 mRNA;Piezo1过表达增加Ca²⁺内流和TGM2活性,而SETD2敲除或Piezo1敲低减轻PAH。
研究意义
本研究首次将表观遗传修饰与机械应力结合,揭示了SETD2/METTL14-Piezo1-TGM2轴在PAH发病中的新机制,为PAH的预防和治疗提供了新的干预靶点。

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

体外细胞模型建立及METTL14功能验证

验证METTL14是否增加m6A水平并促进PASMC增殖。

使用AAV9-METTL14感染hPASMCs,并通过周期性牵张(CS, 1 Hz, 72h)建立体外PAH模型,检测细胞活性(CCK-8)、增殖(BrdU)、增殖标志物表达(Western blot)以及总RNA和poly A+ RNA的m6A水平(比色法、dot blot)。

2

体内PAH模型建立及METTL14过表达效应评估

评估METTL14过表达对低氧诱导PAH小鼠的肺血管重塑和右心功能的影响。

C57BL/6小鼠在10% O₂低氧条件下饲养4周建立PAH模型,通过气管内滴注AAV9-METTL14和对照,检测血流动力学(RVSP、mPAP等)、超声心动图、Fulton指数、HE染色评估PAMT,以及m6A水平。

3

SETD2调控METTL14的机制验证

验证SETD2是否通过H3K36me3调控METTL14表达。

在hPASMCs中过表达SETD2(Ad-SETD2),检测H3K36me3水平(Western blot)和METTL14启动子区域H3K36me3富集(ChIP-qPCR),并检测m6A水平。

4

SMC特异性SETD2敲除对PAH的影响

评估SMC中SETD2缺失是否减轻PAH和右心功能障碍。

利用SETD2fl/fl与SM22-Cre杂交获得SMC特异性SETD2敲除小鼠,暴露于低氧4周,检测血流动力学、超声心动图、Fulton指数、PAMT、m6A水平及增殖标志物。

5

MeRIP-seq和验证Piezo1为下游靶标

识别SETD2调控的下游m6A靶基因,并验证Piezo1。

对肺组织进行MeRIP-seq分析,比较SETD2敲除组和对照组,发现Piezo1 mRNA m6A水平显著降低;通过qPCR和Western blot验证Piezo1表达变化。

6

验证METTL14通过m6A修饰稳定Piezo1 mRNA

确定METTL14介导的m6A修饰是否增加Piezo1 mRNA稳定性。

预测Piezo1 mRNA m6A位点(SRAMP),通过MeRIP-qPCR验证A1080位点甲基化,用放线菌素D实验检测mRNA稳定性,并构建野生型和突变型荧光素酶报告基因验证位点功能。

7

Piezo1在PAH中的作用验证

验证Piezo1敲低是否减轻PAH,以及Piezo1过表达是否加重PAH。

使用AAV9-shPiezo1敲低Piezo1,或AAV9-Piezo1过表达,在低氧小鼠模型和体外CS模型中检测PAMT、右心功能、增殖标志物和Ca²⁺内流。

8

Piezo1介导的TGM2激活验证

验证Piezo1通过Ca²⁺内流激活TGM2并促进PASMC增殖。

在hPASMCs中过表达Piezo1,检测TGM2蛋白表达和活性;在体内SETD2敲除小鼠中过表达Piezo1,检测TGM2表达和活性,并使用Piezo1抑制剂(GsMTx4)验证特异性。

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
人肺动脉平滑肌细胞PricellaCP-H236
胎牛血清----
FlexCell 3000应变单元FlexCell--
RCI Hudson检测器RCI Hudson--
MicroSprayer®雾化器Penn-Century--
Vevo 2100高分辨率成像系统Visual Sonics--
MS400探头----
压力传感器(FTH-1211B-0018)PrimetechFTH-1211B-0018
显微镜(Olympus, CKX53)OlympusCKX53
VECTASHIELD®抗淬灭封片剂Vector Laboratories--
DAPI----
共聚焦显微镜(LSM800)ZeissLSM800
BrdU(货号ST1056)BeyotimeST1056
Gold抗淬灭剂含DAPI(货号C1005)BeyotimeC1005
RIPA裂解液(货号P0013C)BeyotimeP0013C
PVDF膜MerckMillipore--
Tanon 5300Tanon--
TriZor试剂盒Thermo Fisher--
GenElute™ mRNA微量制备试剂盒Sigma-Aldrich--
EpiQuik™ m6A RNA甲基化定量试剂盒Epigentek--
RNAiso+试剂(#9109)Takara9109
Amersham Hybond-N+膜GE Healthcare--
亚甲基蓝(#M9140-25G)Sigma-AldrichM9140-25G
Bio-Rad ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad--
Fluo-4 AM(HY-101896)MCEHY-101896
Pluronic F127(ST501)BeyotimeST501
TRIzol试剂Invitrogen--
第一链cDNA合成试剂盒TaKaRa--
7900HT快速实时PCR系统Applied Biosystems--
Ribo MeRIP m6A转录组分析试剂盒RiboBio--
Magen Hipure血清/血浆miRNA试剂盒Magen--
NEBNext® Ultra II方向性RNA文库制备试剂盒New England Biolabs--
Bioanalyzer 2100系统Agilent Technologies--
ChIP检测试剂盒(CST, 9005 S)CST9005 S
pGL3对照载体Promega--
pRL-TK质粒Promega--
jetPRIME Polyplus试剂盒Polyplus--
双荧光素酶系统Promega--
GraphPad Prism 9----
抗METTL14抗体(1:400,26158-1-AP)Proteintech26158-1-AP
抗SETD2抗体(1:300,55377-1-AP)Proteintech55377-1-AP
抗α-SMA抗体(1:500,14395-1-AP)Proteintech14395-1-AP
抗Piezo1抗体(1:200,15939-1-AP)Proteintech15939-1-AP
抗α-SMA抗体(1:1000,14395-1-AP)Proteintech14395-1-AP
抗I型胶原抗体(1:1500,39952)CST39952
抗PCNA抗体(货号sc-25280)Santa Cruz Biotechnologysc-25280
抗Cyclin A1抗体(1:1000,13295-1-AP)Proteintech13295-1-AP
抗cyclin D1抗体(1:2000,26939-1-AP)Proteintech26939-1-AP
抗cyclin E1抗体(1:1000,11554-1-AP)Proteintech11554-1-AP
抗H3K36me3抗体----
抗METTL3抗体----
抗TGM2抗体----
山羊抗小鼠IgG(1:6000,AS003)ABclonalAS003
山羊抗兔IgG(1:6000,AS014)ABclonalAS014
抗m6A抗体(1:2000,#202003)Synaptic Systems202003
抗H3抗体(1:100,17168-1-AP)Proteintech17168-1-AP
正常兔IgG(1:100,30000-0-AP)Proteintech30000-0-AP

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
动物模型建立
小鼠品系、周龄、性别、SPF等级;低氧浓度(10% O₂)和CO₂浓度(<0.5%)及持续时间(4周);随机分组情况。
阅读提示:Materials and methods: Animals and ethics, Construction of a mouse PAH model
AAV9载体给药
AAV9载体类型(scramble、METTL14、shPiezo1、Piezo1等)和剂量(1×10¹¹ vg/小鼠);给药途径(气管内滴注)和体积(50 μL);麻醉方法(2%异氟烷)。
阅读提示:Materials and methods: AAV9 delivery and tropism validation
体外细胞模型
hPASMCs来源和培养条件(10% FBS,5% CO₂,37°C);周期性牵张参数(1 Hz,72小时)及设备(FlexCell 3000 Strain Unit);METTL14或SETD2过表达载体。
阅读提示:Materials and methods: hPASMC culture
m6A检测
总RNA提取方法(TriZor或RNAiso+);mRNA纯化方法(GenElute或polyA Tract);m6A定量试剂盒(EpiQuik)和比色法条件;dot blot条件(抗体稀释度、孵育时间)。
阅读提示:Materials and methods: Total m6A levels, Dot blot
MeRIP
MeRIP试剂盒(Ribo MeRIP kit);RNA起始量(50-100 mg);抗体(抗m6A抗体)和磁珠类型;洗脱试剂盒(Magen Hipure kit)。
阅读提示:Materials and methods: MeRIP
ChIP
ChIP试剂盒(CST 9005 S);交联条件(甲醛);超声条件;抗体(H3、IgG);磁珠类型及孵育时间。
阅读提示:Materials and methods: ChIP
双荧光素酶报告基因
报告基因构建(Piezo1 CDS和3'UTR插入pGL3);突变位点(A1080C);转染试剂(jetPRIME)和用量(0.5 μg reporter,25 ng pRL-TK);检测系统(Dual-Glo Luciferase)。
阅读提示:Materials and methods: Luciferase reporter gene analysis
钙成像
Fluo-4 AM浓度(4 μM)和孵育时间(约20分钟);HBSS缓冲液组成;激光共聚焦参数(激发494 nm,发射516 nm)。
阅读提示:Materials and methods: Ca2+ detection
统计分析
实验重复次数(三次或n=6);统计方法(Student's t检验,单因素方差分析或双因素方差分析,非参数Kruskal-Wallis检验);P值阈值(<0.05)。
阅读提示:Materials and methods: Statistical analysis