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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

作者:上海云序生物科技有限公司 暂无发布时间 (访问量:1217)

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-seqMeRIP-qPCR

文章链接The deficiency of N6-methyladenosine demethylase ALKBH5 enhances the neurodegenerative damage induced by cobalt

 

 

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

m6A MeRIP测序

对m6A RNA甲基化,目前最流行的检测手段为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

比色法检测整体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

RNA修饰相关酶PCR芯片

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

MeRIP-qPCR/GenSeq® MeRIP试剂盒

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。

5.2 RNA pull down -MS/WB

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

Ribo-seq(核糖体印迹测序)

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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