M6A je nejběžnějším typem chemické modifikace na mRNA eukaryotických buněk a její ustavení, čtení a mazání jsou dynamicky a reverzibilně regulovány odpovídající metylázou (zapisovač), vazebným proteinem (čtecí zařízení) a demetylázou (mazací). Výzkum ukázal, že m6A se může podílet na regulaci různých fyziologických nebo patologických procesů v těle, včetně embryonálního vývoje, vývoje nádorů a neurodegenerativních onemocnění, a to regulací sestřihu mRNA, nukleace, stability a translace v průběhu svých aktivit životního cyklu. Regulační úloha a klíčové molekulární mechanismy m6A při udržování orgánové homeostázy během fyziologického stárnutí však zbývá objasnit.
Výzkumná skupina Liu Guanghui a výzkumná skupina Qu Jing z Ústavu zoologie Čínské akademie věd spolu s výzkumnou skupinou Ciweimin a výzkumnou skupinou Zhang Weiqi z Pekingského institutu genomiky publikovaly výzkumnou práci s názvem m6A epigenetická regulace tkáňové homeostázy během primitivní stárnutí online na Stárnutí přírody. V této studii jsme použili víceorgánový výzkumný model fyziologického stárnutí primátů (opice Cynomolgus) v kombinaci s výzkumným systémem založeným na editaci genomu a směrové diferenciaci lidských kmenových buněk a systematicky jsme mapovali dynamickou mapu modifikace RNA m6A v proces stárnutí orgánů a buněk, analyzoval změny modifikace methylace RNA a související homeostázu genové exprese a prozkoumal nový mechanismus dráhy METTL3 – m6A – NPNT regulující stárnutí kosterního svalstva.
Tato studie zjistila prostřednictvím systematické histologické analýzy jater, kosterního svalstva a srdce mladých a starších opic živících se kraby, že zvýšená akumulace tuku, upregulace zánětlivých faktorů a downregulace laminu B1 jsou společné charakteristiky stárnutí ve třech tkáních; Studie také zjistila tkáňově specifické degenerativní změny související se stárnutím, jako je nárůst apoptotických buněk v kosterním svalu, atrofie svalových vláken a hypertrofie myokardiálních vláken v srdci. Dále byla odhalena korelace mezi modifikací m6A a homeostázou genové exprese, stejně jako regulací stárnutí v různých tkáních, pomocí společné analýzy map zjevné modifikace m6A a odpovídajících transkriptomových map těchto tří tkání. Ve srovnání s játry a srdcem studie specificky detekovaly snížení celkové modifikace m6A a snížení hladiny exprese METTL3 jádrové methyltransferázy v kosterním svalu. Kromě toho byly pomocí technologie CRIPSR/Cas9 založeny METTL3 knockout myotube buňky odvozené z lidských embryonálních kmenových buněk. Bylo zjištěno, že nepřítomnost METTL3 vede k degenerativním změnám, jako je atrofie, apoptóza a zrychlené stárnutí v buňkách myotube, což je v souladu s fenotypem stárnoucích kosterních svalů. Další studie mechanismu ukázaly, že NPNT, jako downstream efektor METTL3, hrál roli při udržování stability buněk kosterního svalstva, zatímco exprese komplementu METTL3 nebo NPNT zprostředkovaná lentivirovým vektorem by mohla do určité míry zpomalit stárnutí buněk lidských myotube. Konečně, prostřednictvím ošetření inhibitory enzymové aktivity METTL3 a nadměrnou expresí mutantů enzymové aktivity METTL3 studie potvrdila, že METTL3 podporuje expresi NPNT a udržuje homeostázu buněk myotube způsobem závislým na m6A. Bylo také zjištěno, že m6A vazebný protein IGF2BP1 může vázat a stabilizovat NPNT mRNA modifikovanou m6A.
Stručně řečeno, tato studie odhaluje dynamické změny modifikace m6A ve třech důležitých orgánech/tkáních primátů během fyziologického stárnutí a jejich vztah k homeostáze genové exprese a objasňuje úlohu a mechanismus dráhy METTL3-m6A-NPNT při zachování lidské homeostáze kosterního svalstva. Výzkum prohloubil pochopení vědců o zapojení m6A do udržování homeostázy funkce lidských orgánů a epigenetického transkripčního regulačního mechanismu stárnutí. Poskytuje systematickou platformu pro efektivní integraci modelů orgánů primátů a systémů derivátů lidských kmenových buněk za účelem zkoumání stárnutí kosterního svalstva a poskytuje potenciální molekulární cíle a intervenční strategie pro oddálení stárnutí kosterního svalstva nebo léčbu degenerativních onemocnění kosterního svalstva souvisejících s věkem, jako je sarkopenie.
Práce dokončil Institut zoologie, Pekingský institut genomiky, Inovační institut pro kmenové buňky a regenerativní medicínu Čínské akademie věd, nemocnice Capital Medical University Xuanwu atd. Výzkumná práce získala podporu Ministerstva vědy a technologie, National Natural Science Foundation of China a Čínská akademie věd.
