PNAS | 南京医科大学周翔团队揭示METTL3介导的m6A修饰调控心肌梗死中铁死亡新机制

心肌梗死（MI）是全球范围内导致死亡的主要原因之一，其病理进程中伴随大量心肌细胞的不可逆丢失。近年来，铁死亡作为一种铁依赖性的脂质过氧化驱动的新型调节性细胞死亡方式，被证实在心肌缺血损伤中扮演关键角色。N6-甲基腺苷（m6A）是真核生物mRNA上最丰富的化学修饰，通过调节RNA的剪接、稳定性及翻译效率，广泛参与心血管疾病的病理进程。然而，m6A修饰是否及如何调控心肌细胞铁死亡，仍是一个尚未阐明的重要科学问题。

近日，南京医科大学第二附属医院周翔团队在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表了题为《METTL3-mediated N6-methyladenosine modification of Dnajb1 modulates cardiomyocyte ferroptosis during myocardial infarction》的研究论文。该研究通过整合分析心肌梗死小鼠模型的转录组与表观转录组数据，揭示了METTL3介导的m6A修饰通过调控Dnajb1 mRNA稳定性进而影响心肌细胞铁死亡的关键机制。

研究人员首先通过MeRIP-seq和RNA-seq联合分析发现，在心肌梗死小鼠组织和缺氧处理的心肌细胞中，m6A修饰水平显著升高。进一步筛选发现，热休克蛋白家族成员Dnajb1的mRNA存在高甲基化修饰且表达显著下调。通过SRAMP算法预测及MeRIP-qPCR验证，确认Dnajb1 mRNA在缺血条件下存在三个高置信度的m6A修饰位点。通过使用多种细胞死亡抑制剂对比发现，铁死亡抑制剂Fer-1对缺氧心肌细胞活力的保护效果最佳，提示铁死亡是缺氧诱导心肌损伤的主要形式。DNAJB1过表达可显著抑制促铁死亡蛋白TFRC和NCOA4的表达，恢复铁蛋白FTH1和GPX4的水平，并减轻亚铁离子累积、脂质过氧化及线粒体损伤。

机制研究显示，甲基转移酶METTL3在缺氧心肌细胞中表达显著上调，可直接结合Dnajb1 mRNA并催化其m6A修饰。双荧光素酶报告基因实验证实，METTL3主要作用于Dnajb1的第二个m6A修饰位点。RNA免疫沉淀和RNA稳定性实验表明，METTL3与m6A阅读蛋白IGF2BP3竞争性结合Dnajb1 mRNA，METTL3促进其降解而IGF2BP3增强其稳定性。在缺氧条件下，METTL3占据主导地位，加速Dnajb1 mRNA的衰变。DNAJB1蛋白水平下降后，通过自噬-溶酶体途径加速GPX4的降解，导致心肌细胞抗氧化能力减弱。

体外功能挽救实验证实，METTL3过表达可抵消DNAJB1过表达对缺氧心肌细胞的保护作用，逆转其对铁死亡相关蛋白的调控及对脂质过氧化的抑制作用。反之，METTL3敲低可减轻缺氧诱导的铁死亡，而同时敲低DNAJB1则部分消除了METTL3敲低带来的保护效应。在体内实验中，利用心肌特异性AAV9病毒在MI小鼠中过表达DNAJB1可显著改善心功能、减少梗死面积和纤维化，并降低血浆丙二醛水平；而同时过表达METTL3则抵消了DNAJB1的心脏保护作用，加剧了铁死亡相关损伤。

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