ALKBH5通过m6A-YTHDF3双重机制调控MC-LR暴露下的能量代谢失衡及其肝损伤作用

本研究揭示了环境毒素微囊藻毒素-LR(MC-LR)通过抑制去甲基化酶ALKBH5，以m6A-YTHDF3依赖性双重机制重编程能量代谢：一方面通过增加PIK3R1的m6A修饰促进糖酵解，另一方面抑制ETFDH/ETFA/NDUFAF4表达阻碍氧化磷酸化，最终导致ATP不足和肝细胞损伤，为MC-LR毒性防护提供了新靶点。

　　

微囊藻毒素-LR(MC-LR)作为蓝藻水华产生的高毒性物质，在全球水体污染中持续威胁生态系统和人类健康。这种稳定性极强的毒素通过食物链富集后主要攻击肝脏，引发多器官损伤，但其分子机制尚未完全阐明。更关键的是，近年研究发现MC-LR会干扰能量代谢平衡——这种失衡既是细胞应对环境压力的适应性反应，又可能加剧组织损伤。在表观遗传学领域，RNA N⁶-甲基腺苷(m⁶A)修饰被证实能快速调控基因表达以适应微环境变化，然而其在MC-LR毒性中的作用仍是空白。

针对这一科学盲区，中南大学的研究团队在《Cell Death and Disease》发表突破性研究，首次揭示去甲基化酶ALKBH5通过m⁶A-YTHDF3依赖性双重机制调控MC-LR诱导的能量代谢紊乱。研究人员采用12个月长期MC-LR暴露小鼠模型和THLE-3人肝细胞系，结合转录组测序(RNA-seq)、m⁶A甲基化检测(MeRIP-qPCR)、代谢通量分析等技术，发现MC-LR会显著抑制ALKBH5表达并导致全局m⁶A修饰升高。

MC-LR暴露诱导肝细胞生长抑制并增加RNA m⁶A甲基化
实验显示MC-LR以剂量依赖性方式降低肝细胞存活率和集落形成能力，同时肝组织和细胞中m⁶A水平显著升高，而其他器官无此变化，提示肝脏特异性表观调控。

ALKBH5表达抑制介导MC-LR诱导的m⁶A上调
RNA-seq分析锁定ALKBH5是唯一与m⁶A升高趋势一致的修饰酶。过表达ALKBH5可逆转MC-LR引起的m⁶A增加，而甲基转移酶METTL3/14过表达无此效果，确立ALKBH5的核心地位。

ALKBH5调控MC-LR暴露诱导的能量代谢改变和增殖抑制
代谢检测发现MC-LR导致ATP和NAD⁺/NADH比值下降，乳酸分泌和葡萄糖摄取增加。ALKBH5敲低加剧这种代谢重编程并抑制细胞增殖，而过表达则能挽救表型，证实其通过维持能量稳态促进细胞存活。

MC-LR暴露通过ALKBH5抑制PIK3R1表达
从差异表达基因中筛选出PIK3R1（磷酸肌醇3-激酶调节亚基1）作为关键靶点。免疫组化显示MC-LR暴露小鼠肝脏中ALKBH5与PIK3R1表达同步下降，且ALKBH5过表达可逆转PIK3R1抑制，建立直接调控关系。

ALKBH5以m⁶A-YTHDF3依赖性方式增强PIK3R1 RNA稳定性并抑制糖酵解
机制研究发现ALKBH5通过去除PIK3R1 mRNA的m⁶A修饰（定位于A1557位点）阻止YTHDF3识别，从而维持RNA稳定性。下游实验证实PIK3R1抑制会激活HK1/HK2/PKM/LDHA等糖酵解酶，而ALKBH5-PIK3R1轴缺失将强化糖酵解通量。

ALKBH5抑制通过PIK3R1介导的糖酵解途径酶
蛋白质印迹显示ALKBH5敲低特异性上调HK1/HK2/PKM/LDHA蛋白水平，但不影响PFKL/GPI/ENO1，且该效应可通过PIK3R1过表达挽救，证实信号通路特异性。

ALKBH5抑制削弱MC-LR暴露下的线粒体氧化磷酸化
研究发现MC-LR长期暴露（48小时后）会抑制ROS生成和电子传递链(ETC)复合体I活性。ALKBH5通过独立于PIK3R1的途径，直接调控ETFDH/ETFA/NDUFAF4等ETC组分的m⁶A修饰和表达，YTHDF3敲除可逆转这些效应，揭示第二条调控轴线。

这项研究首次绘制出MC-LR毒性中ALKBH5-m⁶A-YTHDF3调控网络的全景图：通过"糖酵解激活（PIK3R1依赖）"和"氧化磷酸化抑制（ETC组分依赖）"的双重打击，导致细胞能量危机。这不仅解释了环境毒素致肝损伤的新机制，更开创性地将RNA表观修饰与代谢重编程关联，为开发以ALKBH5为靶点的MC-LR解毒剂提供了理论依据。该发现对理解其他环境应激下的细胞适应机制也具有重要启示意义。