表观遗传修饰在许多疾病的发生和发展中发挥着重要作用。N6-甲基腺苷（m6A）是最常见和最丰富的RNA修饰之一。越来越多的证据表明，m6A RNA修饰是一个动态且可逆的事件。甲基转移酶（m6A writers），包括m6A甲基转移酶样3（METTL3）、METTL14和WTAP （Wilms肿瘤1相关蛋白），以及去甲基转移酶（m6A erasers），包括FTO（脂肪量和肥胖相关蛋白）和ALKBH5（alkB同源物5），有助于这种修饰的沉积和去除。m6A修饰可以调节mRNA的剪接、翻译和衰变速率，从而影响细胞分化、胚胎发育和应激反应等生物学过程。尽管最近的一项研究确定了蛋氨酸-METTL3-m6A轴在多囊肾病中的病理作用，但m6A修饰在肾脏疾病中的作用在很大程度上仍然是未知的。

急性肾损伤（AKI）的定义是肾功能突然下降，并以不受控制的炎症和程序性细胞死亡为特征。目前缺乏针对AKI的特异性和有效的治疗方法。之前的研究发现，FTO的DNA甲基化诱导了PPAR-α（过氧化物酶体增殖物激活受体α）中腺苷的m6A甲基化，从而增加了酒精诱导的肾损伤。最近的一项研究也表明，METTL3在缺血/再灌注（I/R）诱导的AKI模型中被诱导。然而，尚未进行METTL3在体内的功能验证和潜在机制的分析。

近日，Science Translational Medicine（IF17.956）期刊发表了题为Inhibition of METTL3 attenuates renal injury and inflammation by alleviating TAB3 m6A modifications via IGF2BP2-dependent mechanisms的研究论文。报道了METTL3在不同AKI模型的肾小管以及人体活检和培养的肾小管上皮细胞（TECs）中均表达升高。揭示了METTL3的遗传和药理学抑制通过IGF2BP2依赖性机制减轻TAB3 m6A修饰，从而减轻肾损伤和炎症的作用机制，暗示METTL3/TAB3轴是治疗AKI的潜在靶点。
本研究重点探索了m6A RNA甲基化在AKI中的作用。首先，研究人员使用m6A ELISA实验发现m6A RNA修饰在顺铂诱导的AKI和单侧输尿管梗阻（UUO）肾病中显著升高。对甲基转移酶（METTL3、METTL14和WTAP）和去甲基转移酶（FTO和ALKBH5）进一步分析发现， METTL3在不同AKI模型的肾小管以及人体活检和培养的肾小管上皮细胞（TECs）中均表达升高，且这种表达升高是通过c-Jun依赖性机制诱导的。
接下来，研究人员评估了METTL3在HK2细胞中响应炎症刺激的具体功能。结果显示，沉默METTL3可减轻TECs在响应TNF-α（肿瘤坏死因子-α）、顺铂和LPS（脂多糖）刺激下的肾脏炎症和程序性细胞死亡，而METTL3过表达则具有相反的效果。条件性敲除小鼠肾脏中的METTL3可减轻顺铂和缺血/再灌注（I/R）诱导的肾功能障碍、损伤和炎症。
此外，研究人员对单侧输尿管结扎后3天的UUO小鼠肾脏进行了甲基化RNA免疫沉淀测序（MeRIP-seq）分析。KEGG富集分析表明m6A甲基化与炎症通路密切相关。为了确定METTL3在肾脏炎症中的特异性靶标，研究人员对TNF-α刺激的HK2细胞（METTL3沉默or未沉默）进行MeRIP-seq和RNA-seq分析。MeRIP-seq分析显示，m6A修饰通常位于共有的“RRACH” motif中（R=G或A，H=A、C或U），并且m6A峰在靠近终止密码子3'非翻译区（3'UTR）附近尤其丰富。KEGG富集分析表明，炎症相关信号通路（如TNF-α通路）与METTL3介导的m6A修饰高度相关，进一步支持了METTL3在炎症中的作用。另外，在METTL3敲低的情况下，TNF-α刺激的HK2细胞中显示有1211个峰减弱。结合RNA-seq数据分析，研究人员将TAB3 [TGF-β活化激酶1 (MAP3K7) 结合蛋白3] 鉴定为METTL3的靶标。
为了进一步验证METTL3靶向TAB3 mRNA进行m6A修饰，研究人员构建了含有野生型或突变型TAB3的荧光素酶报告基因载体，结果表明TAB3的调节受METTL3相关的m6A修饰的控制。另外，研究人员在METTL3缺陷的HK2细胞中检测到TAB3 mRNA的半衰期缩短，暗示TAB3的m6A修饰促进其mRNA稳定性。进一步的RIP实验、Western blot和RNA稳定性分析表明IGF2BP2（胰岛素样生长因子2结合蛋白2）以m6A依赖性方式提高TAB3 mRNA的稳定性。
接着，研究人员在体外和体内构建了TAB3敲低模型以探索TAB3的功能作用。结果显示TAB3的破坏通过TAK1/TAB2/NF-κB依赖性机制减弱了TNF-α和顺铂诱导的肾损伤和炎症反应。
为了确定METTL3在AKI小鼠模型中的治疗潜力，研究人员使用腺相关病毒9（AAV9）包裹的METTL3敲低质粒在小鼠中沉默METTL3。结果显示AAV9介导的METTL3沉默减轻了顺铂和LPS诱导的AKI小鼠模型中的肾损伤和炎症。
最后，研究人员使用混合虚拟筛选策略鉴定了一种METTL3抑制剂Cpd-564，并评估了其肾脏保护和抗酶活性。结果显示，在从ChemDiv（包含430,000种化合物）和MCE（包含100,000种化合物）中筛选出的前100种化合物中，Cpd-564显示出更好的肾脏保护作用，并且与先前鉴定的METTL3抑制剂S-腺苷-L-同型半胱氨酸相比，Cpd-564对顺铂和缺血/再灌注诱导的肾损伤和炎症具有更好的保护作用。
总之，本研究结果表明，METTL3表达以c-Jun依赖性方式在响应各种AKI刺激的TECs中被高度诱导，并且METTL3通过增加TAB3 m6A RNA甲基化促进肾脏炎症和损伤，同时通过IGF2BP2依赖性机制增加TAB3 mRNA的稳定性。该研究工作阐明了目前尚不清楚的m6A有助于AKI的分子机制，并表明靶向METTL3/TAB3轴是一种对抗AKI的潜在策略。
原文链接：
https://www.science.org/doi/abs/10.1126/scitranslmed.abk2709

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