N6-甲基腺嘌呤甲基化在肝臟疾病中的作用

馬艷珍，吳芙蓉，張家富，凡 暢，黃少鵬，陳 森，姜 輝

1 安徽中醫藥大學第一附屬醫院 臨床研究實驗中心，合肥 230031；2 中國科學技術大學附屬第一醫院 藥劑科，合肥 230001

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine，m6A)是發生在RNA腺嘌呤(A)堿基第6位氮原子上的甲基化，主要由甲基轉移酶(Writers)、去甲基化酶(Erasers)和相關結合蛋白(Readers)共同調控，參與RNA轉錄、剪接、加工、翻譯和衰變等多種生物學過程[1-3]。肝臟是調控機體新陳代謝的主要器官，m6A甲基化參與肝臟疾病的發生、發展過程(圖1)。本文現簡要綜述m6A甲基化在肝臟生理以及病理中的作用進展情況。

注：NAFLD，非酒精性脂肪性肝病；HCC，肝細胞癌。

1 m6A甲基化

m6A甲基化是由Writers、Erasers和Readers所催化的一個動態可逆過程。Writers主要包括甲基轉移酶樣3/14(methyltransferase-like 3/14，METTL3/14)、Wilms腫瘤相關蛋白(Wilms tumor 1-associating protein，WTAP)、和RNA結合基序蛋白15/15B(RNA binding motif protein 15/15B，RBM15/15B)等。WTAP與METTL3和METTL14的相互作用，是m6A甲基轉移酶催化過程中所需要的一個重要環節[4]。Erasers主要包括肥胖相關蛋白(Fat mass and obesity-associated protein，FTO)和ALKB同源蛋白5(Alkb homolog 5，ALKBH5)等[5]。FTO是首個被發現的去甲基化酶，并在體內和體外都能去除m6A甲基化修飾[6]。m6A甲基化與去甲基化修飾后，需通過Readers的識別來使m6A發揮多樣的生物學功能，已知的Readers是YT521-B同源域(YT521-B homology，YTH)家族成員，主要分為m6A結合蛋白(YTH N6-methyladenosine RNA binding proteins，YTHDFs)，如YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3等和含YTH結構域蛋白(YTH domain containing proteins，YTHDCs)，如YTHDC1、YTHDC2等[7]。

2 m6A甲基化與肝臟生理功能

m6A的動態修飾在肝臟中具有組織特異性，與肝臟生長發育密切相關。He等[8]對豬肝臟的新生期(0 d)、哺乳期(21 d)和成年期(2歲)三個發育階段所有m6A持續修飾的基因進行功能富集分析發現，m6A甲基化水平與基因表達之間呈負相關。

肝細胞色素P450(CYP450)在肝臟藥物代謝中起著重要作用。最近一項研究[9]發現，m6A甲基化影響CYP450的表達，敲低METTL3/14后肝細胞色素P4502C8(CYP2C8)表達上調，敲低FTO后CYP2C8表達下調。另有報道[10]，阿克曼菌和植物乳桿菌可影響單基因相關小鼠肝臟中特定的m6A甲基化，從而調控肝臟中脂質、氨基酸代謝和胰島素信號傳導。

m6A甲基化在肝臟晝夜節律調節中發揮著獨特作用。有研究[11]表明，m6A甲基化參與了小鼠肝臟晝夜節律的調節，METTL3耗竭抑制了RNA加工效率，導致晝夜節律周期延長。然而，還需要進一步的證據來支持晝夜節律是否可通過m6A甲基化介導肝臟生長。

3 m6A甲基化與病毒性肝炎

HBV是一種DNA病毒，研究表明HBV RNA中的m6A甲基化在病毒生命周期中起著雙重調節作用。敲除METTL3或METTL14可減少前基因組RNA(pregenomic RNA，pgRNA)的逆轉錄，但導致乙型肝炎核心蛋白(HBc)和HBV S蛋白(HBs)的上調，同時YTHDF2或YTHDF3的敲除也顯著增加了HBs和HBc的表達，表明m6A甲基化正向調節逆轉錄，負向調節HBV mRNA的穩定性，導致病毒蛋白表達減少[12]。最新研究[13]發現，HBV X蛋白(HBx)是一種在病毒轉錄和復制中起重要作用的調節蛋白，HBx與METTL3/14相互作用，在HBV感染過程中促進了HBV cDNA和張力蛋白同源物染色體位點的招募。

HCV屬于黃病毒科的一種RNA病毒，是肝硬化和慢性肝炎的主要危險因素。研究[14]表明，敲除METTL3和METTL14可在不影響病毒RNA復制的情況下，促進病毒顆粒的產生，從而增加HCV的感染率；敲除FTO效果則相反，且YTHDF蛋白可重新定位到脂質滴上，減少HCV病毒顆粒的產生。有趣的是，HCV RNA中的m6A甲基化可抑制或逃避維甲酸誘導基因1引起的天然免疫刺激[15]。此外，病毒感染期間激活的細胞信號通路，可通過改變m6A甲基化來調控病毒感染過程[16]。這些研究為m6A甲基化調控病毒生命周期提供了強有力的證據。

m6A甲基化在病毒性肝炎治療方面發揮著重要作用。最新研究[17]表明，HBx可上調METTL3的表達，從而增加circ-ARL3的m6A甲基化；circ-ARL3基因敲除可抑制HBV和HCC的增殖和侵襲，靶向circ-ARL3/微核糖核酸(miR-126)軸可能是一種有前景的HBV治療方法。另有研究[18]表明，m6A甲基化和YTHDC2可通過與La抗原和其他因素相互作用來協助HCV內部核糖體進入位點依賴的翻譯啟動，從而為干預感染過程提供了替代的治療途徑。目前的研究表明，m6A甲基化對HBV/HCV感染有負面調節作用，但對其他肝炎病毒的調控作用有待進一步闡明。

4 m6A甲基化與NAFLD

NAFLD的特征是在沒有大量飲酒或其他已知肝病病史的情況下發生的肝脂肪變性[19]。有研究表明，FTO可通過抑制Wnt/β-連環蛋白信號通路，進而影響豬肌內前脂肪細胞的增殖和分化[20]，FTO還可下調人肝癌細胞HepG2中m6A水平，降低線粒體含量并增加甘油三酯沉積，這為早期預防NAFLD的發展提供了新的思路[21]。另外，Runt相關轉錄因子1(Runt-related transcription factor 1，RUNX1T1)能促進脂肪細胞增殖，FTO可通過增強RUNX1T1的表達來介導脂肪生成[22]。Wu等[23]證實敲除FTO可延長脂肪細胞分化早期的細胞周期進程，從而抑制脂肪形成。此外，過表達FTO可增加脂肪細胞的脂質積累并降低m6A甲基化的表達水平，過表達METTL3可抑制脂質積聚并增加m6A甲基化水平[24]，且METTL3也可利用脂肪酸合成酶m6A甲基化抑制肝臟胰島素敏感性，促進脂肪酸代謝[25]。綜上所述，FTO在肝細胞脂肪代謝中起著至關重要的作用，可能是NAFLD的一個有前景的治療靶點。

m6A甲基化在NAFLD的治療方面起著重要作用。Chen等[26]研究證實，青春期補充甲基供體甜菜堿可通過m6A依賴和YTHDF2介導的方式調節細胞周期來控制脂肪的形成。另外，甜菜堿還可糾正高脂飲食誘導的m6A低甲基化和高FTO表達，這是由于甜菜堿對受損的脂肪組織功能起到了保護作用[27]。另有研究[28]表明，姜黃素可通過增加m6A甲基化水平，減輕脂多糖誘導的肝損傷和肝脂質代謝紊亂。

5 m6A甲基化與肝纖維化

肝纖維化是在病毒或各種損傷的持續作用下，肝臟發生的慢性炎癥和可逆修復反應，最終可發展為肝硬化、HCC[29]。研究[30]表明，在肝纖維化發展過程中，差異m6A甲基化主要富集于氧化應激和細胞色素代謝相關環節，而在肝纖維化逆轉過程中，差異m6A甲基化主要富集于免疫應答和凋亡相關環節。

在肝纖維化治療方面，m6A甲基化也有重要作用。有研究[31]發現，下調酸敏離子通道1a的表達后，METTL3依賴的m6A修飾水平和miR-350表達水平均降低，miR-350靶向芽胞受體酪氨酸激酶信號拮抗劑2，并進一步降低磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B和細胞外調蛋白激酶通路相關蛋白的表達，減輕肝纖維化程度。盡管如此，還需要更多的研究來確定m6A甲基化在肝纖維化中的調控作用及作用機制。

6 m6A甲基化與HCC

HCC是全球第四大致死腫瘤，嚴重威脅到人類的健康與壽命[32]。研究[33]表明，在體內，敲除METTL3可顯著抑制HCC的成瘤性；在體外，敲除METTL3可明顯降低HCC的增殖、遷移和集落形成。最近研究[34]發現，METTL14通過調節前體miR-126來抑制HCC的轉移，敲除METTL14顯著增加了HCC的遷移和侵襲力，這表明METTL14的過表達，具有抑制腫瘤轉移的能力。另外，miR-145通過靶向HCC中YTHDF2 mRNA 的3′-UTR來調控m6A水平，抑制HCC的增殖[35]。Li等[36]發現FTO通過介導M2型丙酮酸激酶去甲基化促進HCC的發生發展，FTO敲除可上調m6A水平，從而阻止HCC的疾病進程。最新一項研究[37]表明，ALKBH5作為一種腫瘤抑制因子，能通過m6A依賴性的方式降低HCC中LY6/PLAUR結構域包含體1的表達。總而言之，m6A甲基化修飾的甲基化酶、去甲基化酶、結合蛋白都能通過調控相關因子參與HCC的發展過程。

m6A甲基化的調控蛋白在HCC治療方面存在很多潛在靶點。研究[38]表明，m6A 甲基化水平與HCC的預后密切相關，YTHDF2、YTHDF1、METTL3和KIAA1429可能是HCC的潛在預測因子和治療靶標。有研究[39]表明，敲除METTL3可降低轉錄因子叉頭蛋白3 mRNA的穩定作用，從而增強HCC對索拉非尼的耐藥性，表明FOXO3是m6A甲基化在治療HCC中的重要靶標。

7 展望

作為肝臟病理過程中的重要因素，m6A甲基化在肝臟疾病中的生物學作用研究逐漸為學者所重視。然而，現在的研究大部分集中于m6A在HCC發病中的作用，對于調控其他肝臟疾病比如酒精性脂肪肝、肝硬化等的機制還不完全了解；并且大多數關于m6A在HCC中的研究都是在體外進行，缺乏臨床相關證據。然而，隨著相關領域不斷深入研究，m6A甲基化對肝臟疾病的調控作用研究將會更加系統、深入，并將在各種肝臟疾病的診療中發揮重要作用。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：馬艷珍負責文獻收集及論文撰寫；吳芙蓉、凡暢、黃少鵬、陳森參與文獻的收集、篩選和整理工作；張家富負責論文的修改與校正；姜輝負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。