M6A er den mest almindelige type kemisk modifikation på eukaryot celle-mRNA, og dets etablering, læsning og sletning er henholdsvis dynamisk og reversibelt reguleret af den tilsvarende methylase (skriver), bindingsprotein (læser) og demethylase (viskelæder). Forskning har vist, at m6A kan deltage i regulering af forskellige fysiologiske eller patologiske processer i kroppen, herunder embryonal udvikling, tumorudvikling og neurodegenerative sygdomme, ved at regulere mRNA-splejsning, kernedannelse, stabilitet og translation gennem dets livscyklusaktiviteter. Imidlertid er den regulerende rolle og de vigtigste molekylære mekanismer for m6A i opretholdelse af organhomeostase under fysiologisk aldring endnu ikke belyst.
Liu Guanghuis forskningsgruppe og Qu Jings forskningsgruppe fra Institut for Zoologi ved Det Kinesiske Videnskabsakademi har sammen med Ciweimins forskningsgruppe og Zhang Weiqis forskningsgruppe fra Beijing Institute of Genomics offentliggjort et forskningspapir med titlen m6A epigenetisk regulering af vævshomeostase under primitiv aldring online på Nature Aging. I denne undersøgelse brugte vi multiorganforskningsmodellen for ikke-menneskelig primat (cynomolgus abe) fysiologisk aldring, kombineret med forskningssystemet baseret på genomredigering og retningsbestemt differentiering af menneskelige stamceller og kortlagde systematisk det dynamiske kort over RNA m6A-modifikation i processen med ældning af organer og celler, analyserede ændringerne af RNA-methyleringsmodifikation og relateret genekspressionshomeostase og udforskede den nye mekanisme af METTL3 – m6A – NPNT-vejen, der regulerer skeletmuskulaturens aldring.
Denne undersøgelse fandt gennem systematisk histologisk analyse af leveren, skeletmuskulaturen og hjertet hos unge og ældre krabbespisende aber, at øget fedtophobning, opregulering af inflammatoriske faktorer og nedregulering af lamin B1 er almindelige kendetegn ved aldring i de tre væv; Undersøgelsen fandt også vævsspecifikke aldringsrelaterede degenerative ændringer såsom øgede apoptotiske celler i skeletmuskulaturen, muskelfiberatrofi og myokardiefiberhypertrofi i hjertet. Endvidere blev sammenhængen mellem m6A-modifikation og genekspressionshomeostase, såvel som reguleringen af aldring i forskellige væv, afsløret gennem den fælles analyse af m6A-tilsyneladende modifikationskort og tilsvarende transkriptomkort af de tre væv. Sammenlignet med leveren og hjertet påviste undersøgelser specifikt et fald i den samlede m6A-modifikation og et fald i kerne-methyltransferase METTL3-ekspressionsniveauer i skeletmuskulaturen. Ydermere, gennem CRIPSR/Cas9 teknologi, blev METTL3 knockout myotube celler afledt af humane embryonale stamceller etableret. Det blev fundet, at fraværet af METTL3 fører til degenerative ændringer såsom atrofi, apoptose og accelereret aldring i myotubeceller, i overensstemmelse med fænotypen af aldrende skeletmuskler. Yderligere mekanismeundersøgelser viste, at NPNT, som en nedstrøms effektor af METTL3, spillede en rolle i at opretholde stabiliteten af skeletmuskelceller, mens Lentivirus vektormedieret METTL3 eller NPNT komplementekspression kunne forsinke ældningen af humane myotubeceller til en vis grad. Endelig, gennem behandling med METTL3-enzymaktivitetshæmmere og overekspression af METTL3-enzymaktivitetsmutanter, bekræftede undersøgelsen, at METTL3 fremmer ekspressionen af NPNT og opretholder homeostasen af myotubeceller på en m6A-afhængig måde. Det blev også fundet, at det m6A-bindende protein IGF2BP1 kan binde og stabilisere NPNT-mRNA modificeret af m6A.
Sammenfattende afslører denne undersøgelse de dynamiske m6A-modifikationsændringer i tre vigtige primatorganer/-væv under fysiologisk aldring og deres forhold til genekspressionshomeostase, og belyser rollen og mekanismen for METTL3-m6A-NPNT-vejen i opretholdelsen af mennesker skeletmuskel-homeostase. Forskningen har uddybet forskernes forståelse af involveringen af m6A i at opretholde homeostasen af menneskelige organfunktioner og den epigenetiske transkriptionelle reguleringsmekanisme for aldring. Det giver en systematisk platform til effektivt at integrere primatorganmodeller og humane stamcellederivatsystemer for at udforske skeletmuskelaldring og giver potentielle molekylære mål og interventionsstrategier til at forsinke skeletmuskulaturens aldring eller behandling af aldersrelaterede skeletmuskeldegenerative sygdomme såsom sarkopeni.
Arbejdet blev afsluttet af Institute of Zoology, Beijing Institute of Genomics, Chinese Academy of Sciences Stem Cells and regenerative medicine Innovation Institute, Capital Medical University Xuanwu Hospital osv. Forskningsarbejdet har modtaget støtte fra Ministeriet for Videnskab og Teknologi, National Natural Science Foundation i Kina og det kinesiske videnskabsakademi.
