用户文章m6A专题|IF=9.8|m6A去甲基化酶ALKBH5缺乏会加重钴致神经退行性损伤
发布时间：2023-08-29 16:06 | 点击次数：
钴(Co)是一种银灰色的延展性金属元素，广泛应用于航空航天工业、陶瓷着色、清漆干燥剂、人造合金假体和锂离子电池。其中，人工钴合金假体通过环境、职业或内源性释放暴露钴已成为与健康风险相关的全球环境问题。越来越多的证据表明，钴是阿尔茨海默病(AD)等神经退行性疾病的危险因素。长期接触钴也会导致神经退行性损伤。同时，m6A在中枢神经系统(CNS)的发育和功能中起着关键作用，m6A mRNA甲基化异常可能与脑损伤和神经退行性疾病有关。之前的研究表明，CoCl2暴露可以改变H4细胞和C57BL/6小鼠基因的m6A修饰，引发神经毒性。然而，m6A修饰异常在钴诱导的神经系统损伤中的作用需要进一步研究。
云序客户福建医科大学李煌元团队利用m6A-MeRIP-seq（云序生物）等技术发现m6A去甲基化酶ALKBH5可能是预防或治疗钴致神经退行性疾病的潜在靶点，该研究促进了对环境毒物致病机制中m6A修饰的更好理解，为环境危险因素导致的神经退行性疾病提供了新的预防和治疗策略。文章发表在Science of the Total Environment（IF：9.8）上，标题为：《The deficiency of N6-methyladenosine demethylase ALKBH5 enhances the neurodegenerative damage induced by cobalt》。
发表期刊：Science of the Total Environment
影响因子：9.8/Q1
发表时间：2023年7月10日
期刊ISSN：0048-9697
研究方法：m6A-MeRIP-seq、MeRIP-qPCR等
研究内容
（1）CoCl2和ALKBH5会引起基因的m6A修饰改变
研究者通过qPCR检测CoCl2处理的人胶质瘤H4细胞系中PSEN1、BACE1、TAU和APP等神经退行性损伤相关基因的mRNA水平发现，CoCl2暴露显著上调了细胞中神经退行性损伤相关基因的mRNA水平，指示CoCl2会引起神经退行性损伤。为了进一步探讨m6A修饰异常在钴诱导的神经系统损伤中的作用，研究者对髋关节置换术患者血浆中的Co浓度和ALKBH5表达水平进行了检测。Western blotting结果发现，与对照组相比，髋关节置换术患者组血浆中钴浓度较高，ALKBH5表达水平较低；在暴露于CoCl2后，两组的ALKBH5的表达均下降。接着，研究者对ALKBH5基因敲低和过表达组分别通过比色法检测m6A RNA甲基化水平发现，CoCl2处理后，m6A RNA甲基化水平降低，且在H4细胞中，ALKBH5敲低时，m6A RNA甲基化水平升高，ALKBH5过表达时，m6A RNA甲基化水平降低。这些结果表明ALKBH5参与了钴诱导的m6A mRNA甲基化失衡的过程。
（2）ALKBH5敲除和CoCl2暴露诱导的m6A修饰水平变化的联合分析
将ALKBH5干扰组与CoCl2暴露组的m6A-MeRIP-seq 结果作联合分析（云序生物提供）发现，1017个基因在两组间发生高甲基化，1081个基因在两组间发生低甲基化。对差异甲基化基因的分析显示，高甲基化和低甲基化基因都在神经退行性疾病中富集。其中，KEGG通路分析显示，高甲基化基因与细胞凋亡和自噬有关；低甲基化基因与调节细胞增殖和凋亡的Hippo信号通路有关。GO分析表明，低甲基化和高甲基化转录物的富集参与了重要的过程，如转录调节、金属离子结合和蛋白质结合。这些结果表明，ALKBH5的下调可能通过调节细胞增殖、凋亡和自噬在钴诱导的神经细胞损伤中发挥关键作用。
（3）ALKBH5对CoCl2诱导的体外神经细胞损伤的影响
为了研究ALKBH5的功能作用，研究人员检测了CoCl2诱导的shALKBH5（ALKBH敲低细胞株）和oeALKBH5（ALKBH5过表达细胞株）的细胞活力、增殖、凋亡和自噬。结果发现，CoCl2的处理及浓度的增加会导致细胞活力下降、处于S期的细胞减少，且细胞发生凋亡，敲除ALKBH5基因加剧了CoCl2对细胞的影响，而过表达ALKBH5基因则减轻了CoCl2对细胞活力和细胞增殖及凋亡的影响。
（4）ALKBH5对CoCl2诱导的体内神经细胞损伤的影响
进一步研究ALKBH5在体内CoCl2诱导的神经细胞损伤中的功能作用，采用刚果红染色、免疫组织化学和western blot分析观察了不同处理组的小鼠的大脑海马神经元形态学变化。结果发现，ALKBH5基因敲除组和慢性CoCl2暴露组与野生型小鼠组相比，神经原纤维缠结增加。组织化学结果显示，敲除ALKBH5组或暴露于CoCl2也促进了Tau和P-Tau的表达，这两种蛋白被认为是重要的AD相关蛋白。Western blotting结果显示，慢性暴露于CoCl2后，海马组织中APP和P-Tau的表达上调。当小鼠暴露于CoCl2时，敲除ALKBH5增强了APP表达量的增加，但降低了P-Tau的增加。Tau蛋白的表达在各组之间没有显著差异。
总 结
★ 体外实验结果表明，ALKBH5表达的降低可通过降低细胞活力、促进细胞凋亡、减弱自噬等方式加重钴诱导的神经细胞损伤。
★ 体内实验结果一致表明，敲除ALKBH5会加剧Tau蛋白的磷酸化，促进大脑皮层缠结的形成，从而加重钴引起的病理损伤。
★ 临床观察发现，髋关节置换术患者血液中ALKBH5下调，血钴水平明显升高。
以上结果表明，钴下调了m6A去甲基化转移酶ALKBH5的表达，m6A去甲基化转移酶ALKBH5可能是预防或治疗钴致神经退行性疾病的潜在靶点。
云序生物m6A修饰研究五大模块
01 m6A RNA修饰测序
对m6A RNA甲基化，目前流行的检测手段为m6A-MeRIP-Seq技术，适用于m6A RNA甲基化谱研究，快速筛选m6A RNA甲基化靶基因。云序可提供mRNA和多种非编码RNA的m6A测序：
m6A 全转录组测序（涵盖mRNA，LncRNA，circRNA）
m6A LncRNA测序（涵盖LncRNA和mRNA）
m6A pri-miRNA测序（涵盖pri-miRNA和mRNA）
m6A mRNA测序
m6A 环状RNA测序
m6A rRNA测序
02检测整体m6A RNA修饰水平
快速检测m6A整体甲基化水平
03 m6A RNA修饰上游酶的筛选
寻找上游直接调控m6A RNA甲基化的甲基转移酶。
04 m6A RNA修饰靶基因验证
云序提供各类不同修饰的meRIP-qPCR服务，可针对mRNA，lncRNA，环状RNA等不同类型的RNA分子进行检测，低通量验证RNA修饰靶基因表达水平。
05 机制互作研究
5.1 RIP-seq/qPCR/GenSeq® RIP试剂盒
筛选或验证RNA修饰直接靶点，研究RNA修饰靶基因的调控机制。
筛选或验证目标RNA互作基因或蛋白，研究相应的分子调控机制。
5.3 ChIP-seq
筛选或验证目标蛋白与DNA互作，研究相应的分子调控机制。
06 翻译组
检测转录本上核糖体的分布和翻译活性，了解蛋白质表达情况以及翻译过程。
云序生物服务优势
优势一：云序累计支持客户发表 100+篇RNA修饰SCI论文，合计影响因子 1000+。
优势二：累计完成上万例 RNA甲基化测序样本，全面覆盖医口、农口等各类样本。
优势三：全面检测mRNA和各类非编码RNA（circRNA，lncRNA，Pri-miRNA等）。
优势四：提供m6A一站式服务：m6A RNA修饰整体水平检测、m6A测序、MeRIP-qPCR验证、RIP和RNA pull-down、Ribo-seq、CHIP-seq等技术服务。
优势五：率先研发超微量MeRIP测序技术，RNA量低至500ng起。
优势六：国内较全的RNA修饰测序平台，提供m6A、m5C、m1A、m7G、m3C、O8G、ac4C乙酰化和2'-O-甲基化测序。
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