一种新型人特异性长链非编码RNA MEK6-AS1通过稳定MEK6 mRNA调控脂肪生成和脂肪酸生物合成

A novel human specific lncRNA MEK6-AS1 regulates adipogenesis and fatty acid biosynthesis by stabilizing MEK6 mRNA.

作者信息Di Li, Yunhua Chen, Xingyu Zhu, Yanlei Yang, Hongling Li, Robert Chunhua Zhao
PMID39773638
发布时间2025-01-08
DOI10.1186/s12929-024-01098-3

实验完整度

包含体外细胞实验(人脂肪间充质干细胞成脂和成骨分化)、体内异位脂肪生成实验(裸鼠皮下注射)、类器官模型(肝脂肪变性类器官)以及转录组、代谢组和分子机制验证(RNA pull-down、mRNA稳定性)。

主要模型

人脂肪来源间充质干细胞(hAMSCs) BALB/c裸鼠异位脂肪生成模型 人iPSC来源肝细胞类器官(肝脂肪变性类器官) BMI≥25患者脂肪组织样本

重点核对

MEK6-AS1敲低或过表达后成脂分化标志物(CEBPA、PPARG、PLIN1、FABP4)mRNA和蛋白表达变化 siRNA(si-MEK6-AS1-1/2)和慢病毒(lenti-MEK6-AS1、sh-MEK6-AS1)的敲低/过表达效率及MOI=10 体内实验中6周龄BALB/c nu/nu雌性小鼠,n=3,皮下注射细胞与Matrigel混合物,2周后分析 游离脂肪酸靶向代谢组学检测的39种FFA变化,样品为成脂分化第6天细胞 Actinomycin D(5 μg/mL)处理0、2、4、6、8小时评估mRNA稳定性

摘要

背景:肥胖正成为发病率不断增加且风险不容忽视的主要非传染性疾病之一。然而,有效且安全的临床治疗策略仍需深入探索。脂肪细胞数量和体积的增加导致超重和肥胖。我们工作的目的是鉴定在人间充质干细胞(MSCs)分化为脂肪细胞过程中具有重要调控作用的lncRNA,并为肥胖及相关代谢紊乱的临床预防和治疗提供有效靶点。方法:我们从人脂肪组织中提取原代MSCs,并在MSCs成脂分化过程中进行lncRNA表达谱分析,以筛选变化的lncRNA。lncRNA的特征主要通过RACE和RNA FISH揭示。通过体内和体外的功能缺失和获得实验分析lncRNA的作用。利用靶向代谢组学检测游离脂肪酸水平。采用RNA pull-down、mRNA稳定性测试等探索lncRNA的作用机制。结果:人特异性lncRNA,我们将其命名为MEK6-AS1,是MSCs成脂分化过程中上调最显著的转录本。MEK6-AS1在BMI≥25个体的脂肪组织样本中高表达,并与这些样本中的成脂标志基因正相关。敲低lncRNA抑制成脂分化标志物的表达和异位脂肪生成,降低多种游离脂肪酸的含量,并促进成骨分化。过表达lncRNA则对上述过程产生相反效应。我们还发现MEK6-AS1在肝脂肪变性类器官生成过程中升高。机制上,MEK6-AS1部分通过NAT10稳定MEK6 mRNA发挥作用。结论:我们鉴定了一个人特异性lncRNA(MEK6-AS1),它在基因组数据库中有位置信息但尚未被广泛报道。我们证明MEK6-AS1作为一个新型lncRNA参与成脂分化和脂肪生成、脂肪酸代谢以及成骨分化。我们发现MEK6-AS1可能通过NAT10增强MEK6 mRNA稳定性来发挥其作用。我们的研究可能为lncRNA在干细胞生物学中的意义提供见解,并为预防和治疗肥胖及其他相关疾病提供新的潜在治疗靶点。

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
鉴定在人脂肪间充质干细胞成脂分化中具有重要调控作用的lncRNA,并阐明其作用机制及对肥胖和相关代谢疾病的潜在意义。
核心机制
MEK6-AS1通过NAT10稳定MEK6 mRNA,增强MEK6表达,从而促进脂肪生成、脂肪酸代谢并抑制成骨分化。
主要证据
hAMSCs中MEK6-AS1敲低抑制成脂分化并降低多种游离脂肪酸水平,过表达促进成脂分化;体内异位脂肪生成实验验证其促脂肪生成作用;RNA pull-down和mRNA稳定性实验表明MEK6-AS1与NAT10相互作用稳定MEK6 mRNA。
研究意义
研究为lncRNA在干细胞生物学中的作用提供新见解,并提示MEK6-AS1可能作为预防和治疗肥胖、MAFLD及其他相关疾病的潜在治疗靶点。

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

筛选差异表达lncRNA

鉴定人脂肪间充质干细胞成脂分化过程中差异表达的lncRNA。

提取人脂肪组织原代hAMSCs,进行成脂诱导0天和3天,利用Affymetrix mRNA和lncRNA微阵列芯片进行表达谱分析,筛选标准为fold change≥2,表达值≥3,p<0.05。

2

验证MEK6-AS1表达特征

验证MEK6-AS1在成脂分化、人体脂肪组织及肝脂肪变性类器官中的表达变化。

通过qRT-PCR检测MEK6-AS1在成脂分化不同时间点(0-15天)的表达;在BMI<25和BMI≥25的人脂肪组织样本(各15例)中检测MEK6-AS1表达并与成脂标志基因进行相关性分析;在iPSC来源肝细胞类器官和肝脂肪变性类器官中检测MEK6-AS1表达。

3

鉴定MEK6-AS1特征

确定MEK6-AS1的转录本长度、亚细胞定位和序列特征。

通过RACE实验确定MEK6-AS1的全长(584nt);通过核质分离和RNA FISH确定其主要定位在细胞质。

4

体外功能缺失和获得实验

评估MEK6-AS1对hAMSCs成脂分化和成骨分化的影响。

使用siRNA敲低或慢病毒过表达MEK6-AS1,诱导成脂分化,检测成脂标志物(CEBPA、PPARG、PLIN1、FABP4)的mRNA和蛋白水平、油红O染色;诱导成骨分化,检测成骨标志物(RUNX2、ALP、OPN、COL1A1)和茜素红染色。

5

脂肪酸代谢分析

检测MEK6-AS1对游离脂肪酸水平的影响。

对敲低或过表达MEK6-AS1的hAMSCs成脂分化第6天,提取RNA进行转录组测序(差异基因筛选fold change≥1.5,p≤0.5),并利用靶向代谢组学检测39种游离脂肪酸。

6

体内异位脂肪生成实验

验证MEK6-AS1在体内对脂肪生成的影响。

将敲低或过表达MEK6-AS1的hAMSCs经成脂诱导3天后与Matrigel混合皮下注射至6周龄BALB/c nu/nu雌性小鼠(n=3),2周后取移植物进行H&E染色和PLIN1免疫组化染色。

7

机制研究

探究MEK6-AS1调控MEK6表达的分子机制。

检测MEK6在成脂分化中的表达;通过RNA pull-down和质谱鉴定与MEK6-AS1和MEK6 mRNA结合的蛋白;使用Actinomycin D处理检测MEK6 mRNA稳定性;敲低NAT10验证其对MEK6和MEK6-AS1稳定性的影响。

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
胶原酶PSigma-Aldrich--
DMEM/F12培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Gibco--
胰岛素-转铁蛋白-硒Gibco--
地塞米松Sigma-Aldrich--
抗坏血酸2-磷酸Sigma-Aldrich--
TRIzol试剂Invitrogen--
T75培养瓶Thermo Fisher Scientific--
异丁基甲基黄嘌呤Sigma-Aldrich--
抗坏血酸Sigma-Aldrich--
油红O染色试剂盒Solarbio--
β-甘油磷酸Sigma-Aldrich--
茜素红Servicebio--
Affymetrix mRNA和lncRNA微阵列芯片----
STEMdiff肝细胞分化试剂盒STEMCELL Technologies--
Human HepatiCult类器官试剂盒STEMCELL Technologies--
棕榈酸钠----
油酸钠----
Oligo (dT)引物Takara--
M-MLV逆转录酶Takara--
SYBR Green预混液Yeasen--
QuantStudio 3实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
CEBPA抗体CST2295S
PPARG抗体Proteintech16643-1-AP
FABP4抗体Proteintech12802-1-AP
PLIN1抗体CST9349S
MEK6抗体CST8550S
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
辣根过氧化物酶标记二抗Neobioscience--
ECL化学发光试剂Yeasen--
5'/3' RACE试剂盒Roche--
3' Full Race Core KitTakara--
NE-PER核质提取试剂盒Thermo Fisher Scientific--
4%甲醛Servicebio--
RNA FISH试剂盒RiboBio--
DAPI----
脂质体3000Invitrogen--
LV3-pGLV-H1-GFP-Puro慢病毒载体GenePharma--
嘌呤霉素Yeasen--
十九烷酸----
正己烷----
pBluescript II SK+载体----
生物素RNA标记混合物Roche--
T7 RNA聚合酶Thermo Fisher Scientific--
链霉亲和素磁珠Invitrogen--
蛋白酶抑制剂片Roche--
基质胶Corning--
AdezmapimodSelleck--

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
细胞分离和培养
hAMSCs的分离方法(胶原酶P消化)、培养基成分(DMEM/F12、2% FBS等)、培养条件(37°C、5% CO2)和细胞代数(P3-P5)。
阅读提示:Methods部分 'Preparation of clinical adipose samples'
成脂分化诱导
成脂分化培养基成分(高糖DMEM、10% FBS、0.5 mM IBMX、1 µM地塞米松、1 mM抗坏血酸)、诱导时间(6天检测标志物,10天油红O染色)、过表达实验使用半浓度培养基。
阅读提示:Methods部分 'Differentiation and staining of hAMSCs'
体外敲低和过表达
siRNA序列(si-MEK6-AS1-1/2)、转染试剂(Lipofectamine 3000)、慢病毒载体(LV3-pGLV-H1-GFP-Puro)和感染MOI(10)、筛选药物(嘌呤霉素)。
阅读提示:Methods部分 'Small interfering RNA (siRNA) transfection and lentivirus infection'
体内异位脂肪生成
小鼠品系(BALB/c nu/nu雌性,6周龄)、每组数量(n=3)、细胞数量(4×10^6)、Matrigel体积(150 µL)、注射部位(下背部两侧对称)、观察时间(2周)。
阅读提示:Methods部分 'Heterotopic lipid formation in vivo'
游离脂肪酸检测
样品采集(成脂分化第6天)、39种FFA的靶向代谢组学、标品(C19:0)和色谱质谱条件(Rt-2560柱,程序升温)。
阅读提示:Methods部分 'Detection of free fatty acids (FFAs)'
mRNA稳定性分析
Actinomycin D浓度(5 µg/mL)、处理时间(0、2、4、6、8小时)、内参基因(GAPDH)。
阅读提示:Methods部分 'mRNA stability analysis'