N⁶-甲基腺嘌呤(m6A)是發(fā)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(fā)生、發(fā)展過程(圖 1)。本文現(xiàn)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。

圖1  m6A甲基化參與肝臟病理生理功能的調控

注：NAFLD，非酒精性脂肪性肝病；HCC，肝細胞癌。

1m6A甲基化

m6A甲基化是由Writers、Erasers和Readers所催化的一個動態(tài)可逆過程。Writers主要包括甲基轉移酶樣3/14(METTL3/14)、Wilms腫瘤相關蛋白(WTAP)、和RNA結合基序蛋白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(huán)節(jié)^[4]。Erasers主要包括肥胖相關蛋白(FTO)和ALKB同源蛋白5(ALKBH5)等^[5]。FTO是首個被發(fā)現(xiàn)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(fā)揮多樣的生物學功能，已知的Readers是YT521-B同源域(YTH)家族成員，主要分為m6A結合蛋白(YTHDFs)，如YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3等和含YTH結構域蛋白(YTHDCs)，如YTHDC1、YTHDC2等^[7]。

2m6A甲基化與肝臟生理功能

m6A的動態(tài)修飾在肝臟中具有組織特異性，與肝臟生長發(fā)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(fā)育階段所有m6A持續(xù)修飾的基因進行功能富集分析發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)，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(jié)律調節(jié)中發(fā)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(jié)律的調節(jié)，METTL3耗竭抑制了RNA加工效率，導致晝夜節(jié)律周期延長。然而，還需要進一步的證據(jù)來支持晝夜節(jié)律是否可通過m6A甲基化介導肝臟生長。

3m6A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(jié)作用。敲除METTL3或METTL14可減少前基因組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(jié)逆轉錄，負向調節(jié)HBV mRNA的穩(wěn)定性，導致病毒蛋白表達減少^[12]。最新研究^[13]發(fā)現(xiàn)，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(jié)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(jù)。

m6A甲基化在病毒性肝炎治療方面發(fā)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(xié)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(jié)作用，但對其他肝炎病毒的調控作用有待進一步闡明。

4m6A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(fā)生的肝脂肪變性^[19]。有研究表明，F(xiàn)TO可通過抑制Wnt/β-連環(huán)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]，F(xiàn)TO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(fā)展提供了新的思路^[21]。另外，Runt相關轉錄因子1(RUNX1T1)能促進脂肪細胞增殖，F(xiàn)TO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，F(xiàn)TO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(jié)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。

5m6A甲基化與肝纖維化

肝纖維化是在病毒或各種損傷的持續(xù)作用下，肝臟發(fā)生的慢性炎癥和可逆修復反應，最終可發(fā)展為肝硬化、HCC^[29]。研究^[30]表明，在肝纖維化發(fā)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(huán)節(jié)，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(huán)節(jié)。

在肝纖維化治療方面，m6A甲基化也有重要作用。有研究^[31]發(fā)現(xiàn)，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。

6m6A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(fā)現(xiàn)，METTL14通過調節(jié)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(fā)現(xiàn)FTO通過介導M2型丙酮酸激酶去甲基化促進HCC的發(fā)生發(fā)展，F(xiàn)TO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(fā)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(wěn)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(xiàn)在的研究大部分集中于m6A在HCC發(fā)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(shù)關于m6A在HCC中的研究都是在體外進行，缺乏臨床相關證據(jù)。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(tǒng)、深入，并將在各種肝臟疾病的診療中發(fā)揮重要作用。

馬艷珍, 吳芙蓉, 張家富, 等. N6-甲基腺嘌呤甲基化在肝臟疾病中的作用[J]. 臨床肝膽病雜志, 2021, 37(11): 2719-2722.

本文編輯：王瑩

公眾號編輯：邢翔宇