低氧改变细胞mRNA上N6-Methyladenosine修饰水平的机制

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lcp396526202
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目的:乳酸脱氢酶A(Lactate dehydrogenase A,LDHA),属于乳酸脱氢酶系(lactate dehydrogenase family),是一种可以催化丙酮酸(pyruvate)转化成L-lactate(L-乳酸)的酶。大量研究表明LDHA被发现存在于机体的很多组织中,并且表现出在肌肉组织和肿瘤组织中的高表达,表明LDHA可能与肿瘤等病理状态密切相关。近年的研究发现,N6-Methyladenosine(N6-甲基腺苷,m6A),它涉及包括生物节律、减数分裂和干细胞发育在内的各种重要事件,调节m RNA的多种生物学功能,是一种及其重要的并且是最主要的m RNA甲基化修饰,同时发现也存在与t RNA上。已有的研究发现,存在两种细胞内m6A的脱甲基化酶,FTO(Fat mass and obesity-associated protein)和ALKBH5(Alk B homolog 5),另一方面同时也存在一种酶负责细胞内m6A水平的升高,即甲基转移酶,表明细胞内的m RNA甲基化修饰是一个可逆的过程,从而能动态的调控m RNA的代谢。即使如此,对于m RNA上的甲基化修饰的调节机制目前仍存在很多的未知。据之前的报道,LDHA是一种常见的低氧刺激的下游信号,并且能在多种细胞系中表现出升高细胞内m6A修饰的作用。由于m6A修饰水平代表着细胞内存在的重要生物学意义,针对上述低氧会产生的这一现象,本文展开一系列对该现象机制的研究,目的在于发现低氧诱导产生的LDHA会影响细胞内m6A水平的机制,致力于寻找LDHA产生这一现象的中间调节物质。另一方面,我们根据FTO与其他表观修饰蛋白(ADAR,TET家族等)的相似性,努力寻找FTO是否存在已知之外的新功能。结果:(1)低氧诱导使m RNA上m6A修饰明显升高(2)低氧诱导产生的LDHA对m RNA上腺嘌呤甲基化的影响是通过抑制FTO实现的(3)LDHA通过将2-KG转化成2-HG抑制FTO活性(4)LDHA可以结合FTO进一步的催化2-KG到2-HG的转化(5)细胞内过量表达的FTO会引起RNA上A-to-I editing增加(6)FTO能够直接催化RNA上腺嘌呤的脱氨反应。结论:本文通过多种定量技术,在体内体外两个方面成功证明低氧诱导产生的LDHA会在细胞内引起RNA上腺嘌呤甲基化修饰水平的变化,而这种现象是通过LDHA催化2-KG反应生成2-HG产生的,LDHA催化2-KG从FTO催化去甲基化的必要条件,变成FTO催化反应的抑制剂2-HG,从而改变细胞内的m6A水平。不仅如此,我们还发现LDHA还能与FTO蛋白结合,通过大幅度增加FTO周围的2-HG浓度加强了其对FTO蛋白催化功能的抑制。另一方面,本文根据FTO蛋白与ADAR的相似性,寻找到FTO对于RNA修饰的新功能,即催化腺苷酸脱氨反应,影响A-to-I RNA editing过程。本文中得到的结论为RNA修饰的研究提供了一个新的方向,并且对于RNA修饰异常疾病的治愈提供了潜在的靶点。
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