非酒精性脂肪性肝病专题.综述•m6A甲基化在非酒精性脂肪性肝病中的作用 骆云晨彭永德
上海交通大学医学院附属第一人民医院内分泌代谢科200080 通信作者：彭永德，Email:pengyongde0908@126. com
【摘要】RNA作为基因表达的核心成分，在基因表达过程中通过转录水平或转录后化学修饰参 与基因表达的调节。mRNA N6-甲基腺苷（m6A)修饰在非酒精性脂肪性肝病的发生、发展中发挥重大旗文学
要作用。甲基转移酶3抑制肝脏胰岛素敏感性并促进脂肪酸合成，去甲基化酶脂肪与肥胖相关蛋白 (F T0)可通过改变脂代谢相关基因的表达以及增加氧化应激水平促进脂质蓄积，甲基化阅读蛋白通
过m6A甲基化逆转F T0介导的脂肪生成。探讨m6A甲基化在非酒精性脂肪性肝病中的作用，对其
诊断和具有重要的指导意义。
【关键词】RNA甲基化；非酒精性脂肪性肝病;N6-甲基腺苷
DOI ： 10. 3760/cma. j. cnl21383-20200322-03061
Effects of m6A methylation in the progress of nonalcoholic fatty liver disease Luo Yunchen, Peng
Yongde. Department of Endocrinology and Metabolism，Shanghai First People’s Hospital，Medical College，
Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200080y China
Corresponding author：Peng Yongde, Email：**********************
【Abstract】As a core component of gene expression, RNA participates in the regulation of gene ex-
pression through transcription or post-transcriptional chemical modification during gene expression. mRNA
N6-methyladenosine (m6A) modification plays an important role in the occurrence and development of non
alcoholic fatty liver disease. Methyltransferase-like 3 inhibits insulin sensitivity in liver and promotes fatty
acid synthesis. Demethylases fat mass and obesity-associated gene(PTO) can promote lipid accumulation via
changing the expression of lipid metabolism-related genes and increasing the level of oxidative stress. Methy
lation reading protein reverses FTO-mediated adipogenesis through m6A methylation. To explore the research
progression of m6A methylation in nonalcoholic fatty liver disease is important for the clinical diagnosis and
treatment of this disease.
【Key words】RNA methylation; Nonalcoholic fatty liver disease；N6-methyladenosine
guardium
DOI ： 10. 3760/cma. j. cnl21383-20200322-03061
随着肥胖症和体重相关代谢性疾病发病率的增 加，非酒精性脂肪性肝病（NAFLD)已成为慢性肝病 的最常见原因之一。NAFLD通常被描述为代谢综 合征的肝脏表现，包括一系列症状，从肝脂肪变性到
非酒精性脂肪性肝炎（NASH)、肝纤维化和肝硬化, 其特征是无其他肝脏疾病病因（如药物、病毒性肝 炎和大量饮酒）的患者肝细胞中脂质积聚。NAFLD 影响全球约四分之一的成年人口，对全社会造成重 大的健康和经济负担，尽管在不久的将来有望出现 药物疗法，但迄今为止尚未获得批准。近日，由于发病机制的异质性以及定义的不精确性，国际专家小 组提出以代谢相关脂肪性肝病（M AFLD)取代 NAFLD，更好地反映对代谢功能障碍相关脂肪肝疾 病的理解[1]。
NAFLD发生、发展的潜在机制是复杂和多因素 的。目前多重打击假说已经取代了过时的“二次打 击学说”。此假说认为，饮食习惯、环境和遗传因素 会导致胰岛素抵抗、肥胖伴脂肪细胞增殖以及肠道 微生物的改变。代谢失衡与内质网应激、过度的 氧化应激、脂毒性以及病原体相关分子模式
(PAMPs)共同作用，导致肝细胞损伤和死亡。慢性 坏死性炎性反应的发生启动了适应性免疫反应，最 终导致肝细胞应激、DNA损伤、表观遗传修饰和染 体畸变。表观遗传学的发展为NAFLD的发生 以及肝细胞癌进展提供了新的视角。DNA甲基化 被认为是从简单脂肪变性到NASH过程中重要的决 定因素之一，5-经甲基胞嘧啶（5hmC)是NAFLD中基 因转录和细胞状态的标志物，其动态变化可能在肝 脏疾病的发病机制中起重要作用[4]。由组蛋白去 乙酰化酶和组蛋白乙酰转移酶介导的组蛋白乙酰化 的改变是另一种常见的修饰，也是研究最多的修饰 之一。沉默信息调节因子家族（SIRTs)是一类具有 去乙酰化酶活性的蛋白质，特别是SIRT1，可调节参 与代谢过程的蛋白质，如葡萄糖稳态、氧化应激、脂 代谢和炎性反应。最近的研究表明，通过抑制CD36 表达和核因子k B信号通路，SIRT1的激活
减弱了高 脂饮食诱导的肝脂肪变性和炎性反应[5]。微小 RNAs(miRNAs)是调节转录后基因沉默的非编码RNA，miRNA-29 和 m iRNA-122 在调控 N AFLD相关胰岛 素抵抗中发挥重要作用[6]。最近的研究表明，m6A 甲基化修饰对NAFLD的发展具有重要的调控作用。
1m6A甲基化
m6A甲基化于1974年首次被发现，是高等真 核生物RNA的主要内部修饰，近年来引起了人们的 极大兴趣。真核生物m6A修饰在干细胞生物学、免 疫学和癌症生物学过程中发挥重要作用。m6A甲基化可在不同环节调控mRNA，包括结构、成熟、稳 定性、剪接、输出、翻译和衰变[7]。m6A修饰在哺乳 动物细胞中是动态的并具有可逆性。甲基转移酶-3 (M E T T L3)、甲基转移酶-14( M ETTL14)和Wilms肿 瘤1相关蛋白（WTAP)构成甲基转移酶复合物[8、M E T T L3是S-腺苷甲硫氨酸（SAM)的一种结合亚 基，与mRNA甲基化有关w。M E T T L3和M ETTL14可 形成稳定的异二聚体，作为甲基化酶复合物的核心。由于存在甲基转移酶结构域，因此M E T T L3或 M ETTL14的沉默均可降低m6A的表达水平[1°]。WTAP作为调节亚基是形成M ETTI3-M ETTL14-m6A 甲基转移酶复合物所必需的，它在调节基因表达和 选择性剪接中起关键作用[11]。脂肪与肥胖相关蛋 白（FT0)和ALKB同源蛋白5(ALKBH5)作为去甲基 化酶来逆转甲基化。FT0可在体内外催化m6A残 基去甲基化[12]。FT0参与m6A在不同细胞环境下的修饰，如紫外线诱导的DNA损伤应答、脂肪生成 及急性髓系白血病细胞转化和白血病发生[13“4]。此外，ALKBH5对mRNA输出和RNA代谢有显著影 响％]。作为m6A相互作用蛋白的最重要成
员，YTH结构域家族蛋白（包括YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3、YTHDC1和YTHDC2)通过识另丨J m6A修饰 来调节各种基因表达[w]。YTHDF1和YTHDF3促进 mRNA的翻译’YTHDF2和YTHDF3促进mRNA的降 解,YTHDF1、YTHDF2 和 YTHDF3 促进 mRNA在细胞 质中的代谢[l61。YTHDC1则介导m6A修饰mRNA，影响其核输出和剪接U7]。
2 m6 A甲基化与NAFLD
2.1 m6A甲基转移酶复合物促进脂质沉积甲基转移酶在脂肪形成中起着重要作用。METTIJ通过 促进脂肪酸合成酶（FASN)的m6A甲基化，促进脂 肪酸代谢，降低肝脏胰岛素敏感性。幻6等[~发现, 高脂饮食喂养的小鼠m6A RNA甲基化和METTU水 平上调，METTU基因沉默可降低FASN的m6A甲基 化和总mRNA水平，进而抑制脂肪酸代谢。METTU 基因敲除小鼠中FASN过表达可改善胰岛素敏感 性，使脂肪酸合成降低。最近的一项研究发现，由WTAP、M E T T L3和M ETTL14组成的甲基转移酶复合 物在脂肪生成过程中通过促进有丝分裂克隆扩增 (MCE)期间的细胞周期转变，在脂肪分化中起重要 作用。WTAP与M E T T L3和M ETTL14在RNA中结 合，在脂肪细胞分化中激活转录后调控。在MCE过 程中，敲除这3种蛋白基因中的任一种都会导致细 胞周期停滞和脂肪生成受损，从而抑制MCE中细胞 周期蛋白A2(CCNA2)上调，抑制脂肪生成[|9]。21!〇1^等[2°]发现，METTU通过减少过氧化物酶体增 殖物活化受体a(PPARa)表达，增加脂质沉积。敲 除M E T T L3基因可抑制m6A甲基化，使PPARa m6A 甲基化含量减少，PPARa mRNA表达增加，脂质沉积 减少。
2.2 m6A去甲基化酶促进脂肪生成m6A去甲基 化在脂肪生成的调控中发挥重要作用。FT0可通过 改变肝脏中m6A修饰状态和脂代谢相关基因的表达 在脂代谢调节中发挥作用。FT0在NAFLD患者肝 脏及动物模型中表达增加:2N22]。“印等[23]在高脂 饮食喂养小鼠肝脏中发现，脂肪生成基因[乙酰辅 酶A竣化酶1(ACC1)和FASN]的表达增加，而脂解 基因（激素敏感性脂肪酶和甘油三酯水解酶）的表
达减少。这些变化伴随着FTO水平升高和mRNA中m6A水平降低。在体外实验中也得到了类似的结果，FT0表达增强导致HePG2细胞中m6A水平降低，脂肪生成基因[FASN、硬脂酰-C〇A去饱和酶（SCD)和单酰基甘油〇-酰基转移酶1]和细胞内甘油三酯 水平升高[24]。
FT0增加氧化应激水平，促进脂肪生成[21]。体 外研究表明，FT0可能在脂毒性条件下对肝细胞产 生损伤作用，敲除FT0基因可保护机体免受氧化应 激、线粒体功能障碍、内质网应激和细胞凋亡的影 响，提示抑制FT0可能是NASH的选择之一[22]。心叩等1241发现，FT0在体内外下调m6A的水平，降低线粒体I)NA含量，增加甘油三酯的沉积。然而缺乏去甲基化活性的FT0突变体不能调节线 粒体DNA和甘油三酯含量，表明FT0通过调节肝 细胞中m6A水平来影响脂肪代谢。
FT0通过调控MCE过程来影响脂肪形成。Merkestein等[25]发现，FT0过表达（FTCM)小鼠的原 代脂肪细胞和小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs)具有更 高的脂肪分化潜能，而来自FT0基因敲除（F T0-K0) 小鼠的MEFs则显示出脂肪生成减少。Wu等[26]发 现沉默FT0可通过在脂肪生成早期破坏细胞周期 进程，
抑制前脂肪细胞的脂肪生成。FT0沉默显著 降低了细胞周期调节因子CCNA2和细胞周期蛋白依 赖性激酶2(CDK2)的表达，从而导致细胞周期延迟 和脂肪形成抑制。
2.3 m6A相互作用蛋白逆转脂肪生成在m6A相 互作用蛋白中，YTHDF2通过m6A甲基化逆转F T0介导的脂肪生成。在3T3-L1细胞中，CCNA2和CD K2 在MCE中起重要作用，FT0过表达和YTHDF2沉默 显著增加了 CCNA2和CD K2蛋白水平，改善了绿茶提 取物（EGCG)抑制脂肪生成的作用[27]。敲除FT0基因后，CCNA2和CDK2 mRNA的m6A水平显著上 调。m6A结合蛋白YTHDF2识别并降解CCNA2和C D K2的甲基化mRNA，导致蛋白表达下降，延长细 胞周期，抑制脂肪生成[26]。此外，敲除YTHDF2基因 导致PPARa mRNA的表达增加，脂质积累减少，提示 PPARct的m6A甲基化是由YTHDF2介导的mRNA 降解的关键调控机制:2°]。
3 m6A甲基化在NAFLD中的临床意义
m6A甲基化在肝脏疾病的维持和进展中起重 要作用，可能是一种潜在的耙点。姜黄素是一种低分子量的多酚类天然化合物，存在于根茎植物 姜黄中[28]。1^等[291发现姜黄素可降低脂多糖诱导 的断奶仔猪中相对肝重的增加，使总胆固醇和甘油 三酯水平降低，并且影响了M E T T L3、M ETTL14、FT0、YTHDF2 mRNA的表达，增加了仔猪肝脏中m6A的丰度，对肝损伤和肝脂代谢紊乱具有保护作 用，具体机制仍需进一步研究。甜菜碱作为一种甲 基供体的补充剂在NAFLD中也有一定作用。最近
的研究表明，甜菜碱通过降低FT0的表达，改善肝 脏m6A的甲基化状态，降低FASN和SCD mRNA以及甘油三酯水平，从而在NAFLD中起到保护肝脏的 作用[24]。21!£»^等[3<)]发现，甜菜碱通过介导FT0抑 制肝脏脂肪积累并增加线粒体DNA含量和活性，表 明甜菜碱参与脂质和能量代谢的调节。研究还发 现，甜菜碱对小鼠肝脏脂肪变性的抑制作用与肝脏 中AMP活化蛋白激酶的活化增加，调节肝脏葡萄糖 和脂质稳态有关[31]。m6A修饰在与姜黄素或甜菜 碱相关的肝脏疾病中的作用和效果还需进一步 研究。
广州塔模型
综上所述，m6A甲基化修饰在NAFLD发生、发展 中起着关键作用，m6A甲基化水平可能是早期诊断 NAFLD的潜在指标，为未来该疾病在临床中的精确 诊断和提供一条新途径。
参考文献
[1] Eslam M, Sanyal A J, George J, et al. MAFLD ： a consensus-driven
proposed nomenclature for metalK)lic associated fatty liver disease
[J].Gastroenterolog>, 2020, 158 ( 7 ) ：1999-2014. DOI：10.
1053/j.gastro. 2019.11.312.
[2 ] Friedman SL, Neuschwander-Tetri BA,Rinella M , et al. Mecha
nisms of NAFLD development and therapeutic strategies [ J . Nat
Med,2018,24(7) ：908-922. DOI：10.1038/s41591-018-0104-9. [3] E^slam M,Valenti L,R o it m h)S. Genetics and epigenetics of NAFLD
and NASH ： clinical impact [ J ]. J Hepatol, 2018,68( 2 ) ： 268-
279. DOI： 10. 1016/j. jhep. 2017.09.003.
Lyall MJ, Thomson JP, Cartier J，et a】. Mon-alcoholic fatty liver
disease (NAFLD) is associated with dynamic changes in DNA
hydroxymethylation [ J ]. Epigenetics, 2020, 15 ( 1-2 )：61-71.
DOI：10.1080/15592294.2019.1649527.
[5 ] Niu B,H e K,Li P,et al. SIRT1 upregulation protects against liv
er injury induced by a HFD through inhibiting CD36 and the
NFkappaB pathway in mouse kupfTer cells [ J ]. Mol Med R ep,
2018,18(2) ： 1609-1615. DOI ： 10. 3892/mmr. 2018. 9088.
[6 J Jampoka K, Muangpaisam P, Khongnomnan K,et al. Serum miR-
29a and miR-122 as potential l)iomarkers for non-alcoholic fatty
liver disease (N A FLD) [J].M icrom a,2018,7( 3 )：215-222.
DOI：10.2174/2211536607666180531093302.
盈余公积
[7 ] Liu Z, Zhang J. Human C-to-U Coding RNA editing is largely
nonadaptive [J].Mol Biol Evol, 2018,35 (4)： 963-969. DOI：
10. 1093/molbev/ m syOl 1.
[8 ] Scholler E,W eichmann F,Treiber T,e t al. Interactions,localiza
tion ,and phosphorylation of the m ( 6 ) A generating METTL3-
METTLl 4-WTAP complex [J].RNA, 2018,24 ( 4 )： 499-512.
DOI： 10.1261/m a. 064063.
[9] Bokar JA,Shambaugh ME,Polayes D,et al. Purification and cD-
NA cloning of the AdoMet-binding subunit of the human mRNA
(N6-adenosine ) -methyltransferase [ J ]. RNA, 1997,3(11)：
1233-1247.
[10] Wang X,Feng J,X u e Y,et al. Structural basis of N(6)-adeno-
sine methylation by the METTL3-METTL14 complex [J].
Nature,2016,534(7608) ：575-578. D01：10. 1038/naturel8298. [11] Ping XL,Sun BF,W ang L,et al. Mammalian WTAP is a regula
tory subunit of the RNA N6-methyladenosine methyltransferase
[J ]. Cell Res ,2014,24(2)： 177-189. DOI ： 10.1038/cr. 2014.3. [12] Ding C ,Zou Q, Ding J ,et al. Increased N6-methyladenosine cau
ses infertility is associated with FTO expression [ J ]. J Cell
Physiol,2018,233(9) ：7055-7066. DOI：10. 1002/jcp. 26507. [13] Su R,Dong L,Li C,et al. R-2HG Exhibits anti-tumor activity by
targeting FTO/m(6)A/M Y C/C EB PA signaling [J]. C ell,2018,
172(1-2) ：90-105. DOI：10. 1016/j. cell. 2017. 11.031.
[14] Xiang Y, Laurent B,H su C H,e t al. RNA m(6)A methylation
regulates the ultraviolet-induced DNA damage response [ J ].
Nature, 2017, 543 ( 7646 ) ：573-576. DOI：10. 1038/
nature21671.
[15] Shen DD,Suo FZ,Song QM,et al. Development of formaldehyde
dehydrogenase-coupled assay and antibody-based assays for ALK-
BH5 activity evaluation [J]. J Pharm Biomed Anal ,2019,162 ： 9-
15. DOI： 10.1016/j. jpba. 2018.09.018.
[16] Shi H，Wang X，Lu Z, et al. YTHDF3 facilitates translation and
decay of N ( 6 ) -methyladenosine-modified RNA [ J ]. Cell Res,
2017,27(3) ：315-328. DOI：10. 1038/cr. 2017. 15.
[17] Xiao W, Adhikari S, Dahal U,e t al. Nuclear m(6) A reader
YTHDC1 regulates mRNA splicing [J]. Mol C ell,2016,61 (4)：
507-519. DOI: 10. 1016/j. molcel. 2016.01.012.
[18] Xie W,M a LL,Xu Y Q,et al. METTU inhibits hepatic insulin
sensitivity via N6-methyladenosine modification of Fasn mRNA
and promoting fatty acid metabolism [ J ]. Biochem Biophys Res
C o m m u n,2019,518(l)：120-126. DOI： 10. 1016/j. hbrc. 2019.
08.018.[20] Zhong X,Y u J,Frazier K,et al. Circadian clock regulation of he
patic lipid metabolism by modulation of m(6)A mRNA methyla
tion [J].C e ll R e p,2018,25(7)：1816-1828. DOI：10. 1016/j.
celrep. 2018. 10. 068.
[21 ] Guo J,R en W,Li A,et al. Fat mass and obesity-associated gene
enhances oxidative stress and lipogenesis in nonalcoholic fatty liv
er disease [J].Dig Dis Sci ,2013,58 (4)： 1004-1009. D01：10.
1007/sl0620-012-2516-6.
[22] Lim A,Zhou J,S in h a R A,et al. Hepatic FTO expression is in
creased in NASH and its silencing attenuates palmitic acid-in
duced lipotoxicity [ J ]. Biochem Biophys Res Commun,2016 ,479
(3) ：476-481. DOI：10. 1016/j. bbrc. 2016.09.086.
短跑技术[23] Chen J,Z hou X,W u W,e t al. FTO-dependent function of N6-
methyladenosine is involved in the hepatoprotective effects of be
taine on adolescent mice [ J]. J Physiol Biochem ,2015 ,71 (3)：
405^13. DOI：10. 1007/sl3105-015-0420-l.
[24] Kang H, Zhang Z,Y u L,e t al. FTO reduces mitochondria and
promotes hepatic fat accumulation through RNA demethylation
[J]. J Cell Biochem,2018,119(7) ：5676-5685. DOI：10. 1002/
jcb. 26746.
[25 ] Merkestein M ,I^aber S, McMurray F,et al. FTO influences adipo-
genesis by regulating mitotic clonal expansion [ J ]. Nat Commun,
2015 ,6 ：6792. DOI ： 10. 1038/ncomms7792.
[26J Wu R,Liu Y,Y ao Y,et al. FTO regulates adipogenesis by controlling cell cycle progression via m (6 ) A-YTHDF2 dependent
mechanism [J].Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids,
2018,1863( 10) ：1323-1330. DOI：10.1016/j. bbalip.2018.08.008. [27 ] Wu R, Yao Y , Jiang Q,et al. Epigallocatechin gallate targets FTO
and inhibits adipogenesis in an mRNA m(6) A-YTHDF2-depend
ent manner [ J]. Int J Obes( Lond) ,2018,42 (7 ) ： 1378-1388.
DOI： 10. 1038/s41366-018-0082-5.
[28] Barati N, Momtazi-Borojeni AA,Majeed M,et al. Potential thera
peutic effects of curcumin in gastric cancer [ J ]. J Cell Physiol,
2019,234(3) ：2317-2328. DOI：10. 1002/jcp. 27229.
[29] [,u N , Li X, Yu J , et al. Curcumin attenuates lipopolysaccharide-
induced hepatic lipid metabolism disorder by modification of
m(6) a RNA methylation in piglets [ J]. Lipids, 2018,53 ( 1)：
53-63. DOI：10. 1002/lipd. 12023.
[30] Zhang L, Qi Y, ALuo Z, et al. Betaine increases mitochondrial
content and improves hepatic lipid metabolism [ J ]. Food Funct,
江苏医药价格网
2019,10(1) ：216-223. DOI： 10. 1039/c8f〇02004c.
[31 ] Xu L,Huang D,H u Q,et al. Betaine alleviates hepatic lipid ac
cumulation via enhancing hepatic lipid export and fatty acid oxi
dation in rats fed with a high-fat diet [J].Br J N utr,2015,113
[19] Kobayashi M,Ohsugi M,Sasako T,e t al. The RNA methyltrans- (12) ： 1835-1843. DOI：10. 1017/S0007114515001130.
ferase complex of WTAP, METTU , and METTL14 regulates mi- (收稿日期：2020~03-22) totic clonal expansion in adipogenesis [ J]. Mol Cell B iol,2018, (本文编辑：刘欣）38( 16) ：e00116-e00118. DOI： 10. 1128/M CB.00116-18.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议