RNA m6A识别蛋白YTHDF3与UBE2G2、m6A甲基化及ACSL4泛素化之间的相互作用促进了细胞的铁死亡（ferroptosis）过程，从而介导了苯的血液毒性效应，并揭示了褪黑素（melatonin）的防护作用

《Economics & Human Biology》：RNA m6A reader YTHDF3/ UBE2G2 m6A methylation/ ACSL4 ubiquitination axis facilitated cell ferroptosis to mediate benzene hematotoxicity and the protective effect of melatonin

苯暴露通过调控YTHDF3/m6A/UBE2G2/ACSL4轴引发铁依赖性脂质过氧化和造血毒性，褪黑素通过稳定该轴缓解损伤。

　　苯并(a)芘是一种常见的环境污染物，广泛存在于工业排放、汽车尾气以及室内装饰材料中。由于其对造血系统的毒性作用，苯并(a)芘已被确认为儿童白血病的主要诱因之一。然而，其具体的分子机制尚未完全阐明。近年来，表观遗传学研究逐渐揭示了RNA修饰在多种疾病中的关键作用，其中N6-甲基腺苷（m6A）修饰作为重要的RNA后转录调控方式，其功能依赖于m6A识别蛋白（m6A readers）的参与。本研究通过综合分析m6A RNA修饰和转录组数据，首次发现YTHDF3这一m6A识别蛋白在苯并(a)芘诱导的造血毒性中起关键作用，并进一步揭示其通过调控UBE2G2的表达影响ACSL4的泛素化过程，从而促进脂质过氧化和铁死亡（ferroptosis）。

### 研究背景与意义

苯并(a)芘作为一种芳香烃类化合物，是许多工业和环境过程中的副产物，例如染料、农药和药物制造。由于其广泛的来源和潜在的健康危害，苯并(a)芘已成为重要的环境健康风险因子。在长期暴露于苯并(a)芘的环境中，个体的造血系统可能受到损害，表现为白细胞、血小板等血液成分的减少。这些效应可能与细胞内铁死亡的发生有关，而铁死亡是一种依赖铁离子的程序性细胞死亡过程，其特征是脂质过氧化反应的加剧，最终导致细胞膜破裂和细胞死亡。

尽管已有研究提示铁死亡在苯并(a)芘毒性中的作用，但其与RNA修饰之间的关系尚未被深入探讨。本研究发现，苯并(a)芘可以引起m6A修饰的广泛变化，特别是对UBE2G2这一泛素连接酶的调控。UBE2G2在泛素化过程中起着关键作用，能够将泛素分子连接到目标蛋白上，促进其被蛋白酶体降解。在本研究中，我们发现苯并(a)芘降低了UBE2G2的表达，从而导致ACSL4的泛素化水平下降，使其在细胞内稳定并积累，进一步引发铁死亡。

### m6A修饰与YTHDF3的功能

m6A修饰是RNA的一种重要表观遗传标记，它通过与特定的识别蛋白结合，调控mRNA的稳定性、翻译效率和降解过程。YTHDF3是m6A修饰的主要识别蛋白之一，其功能包括促进mRNA的降解和调节细胞内铁死亡相关过程。我们通过m6A RNA微阵列分析发现，苯并(a)芘显著改变了m6A修饰的分布和水平，特别是在UBE2G2 mRNA上。基因本体（GO）富集分析进一步确认，UBE2G2与多种与蛋白降解相关的通路密切相关，如内质网蛋白运输、泛素化相关通路等。

为了验证这一调控机制，我们采用了RNA免疫共沉淀（RIP-qPCR）和MeRIP-qPCR实验，确认了YTHDF3能够特异性地结合UBE2G2 mRNA，并且这一结合过程依赖于m6A修饰。此外，我们还发现苯并(a)芘显著降低了YTHDF3的表达，从而削弱了其对UBE2G2 mRNA的调控作用。通过过表达YTHDF3，我们观察到其能够有效恢复苯并(a)芘对UBE2G2的抑制，进一步支持了YTHDF3在苯并(a)芘诱导的造血毒性中的关键作用。

### UBE2G2与ACSL4的相互作用

在本研究中，我们进一步探讨了UBE2G2对ACSL4的影响。ACSL4是一种关键的脂质代谢酶，能够将多不饱和脂肪酸（PUFAs）转化为膜磷脂（PUFA-PLs），这些磷脂是脂质过氧化反应的底物。我们发现，苯并(a)芘暴露后，ACSL4的泛素化水平显著下降，导致其在细胞内稳定并积累，从而增强了脂质过氧化反应。这种效应可能与UBE2G2的表达水平下降有关，因为UBE2G2是ACSL4泛素化的重要调控因子。

为了验证这一假设，我们进行了共免疫沉淀（Co-IP）实验，发现苯并(a)芘暴露显著降低了ACSL4的泛素化水平，而YTHDF3的过表达则能够逆转这一效应。这表明，YTHDF3通过调控UBE2G2的表达，间接影响了ACSL4的泛素化和稳定性，从而促进了铁死亡的发生。这一发现不仅揭示了苯并(a)芘诱导的造血毒性与RNA修饰之间的潜在联系，也为开发新的治疗策略提供了理论依据。

### 治疗潜力与抗氧化作用

除了揭示苯并(a)芘的分子机制外，本研究还评估了褪黑素（melatonin）在缓解苯并(a)芘毒性中的作用。褪黑素是一种由松果体分泌的内源性激素，具有强大的抗氧化和免疫调节功能。已有研究表明，褪黑素能够有效减轻多种环境毒素对造血系统的损伤，包括铅、纳米塑料和双酚A等。此外，褪黑素还能通过减少氧化应激和铁离子的红ox活性，抑制铁死亡的发生。

在本研究中，我们发现褪黑素能够显著恢复苯并(a)芘对WBC、GRA、LYMPH和PLT的抑制作用，并改善造血干细胞（HSCs）和祖细胞（HSPCs）的功能。这些结果表明，褪黑素通过调节YTHDF3/UBE2G2/ACSL4信号轴，能够有效抑制苯并(a)芘诱导的铁死亡，从而保护造血系统。此外，褪黑素还能降低脂质过氧化标记物（如MDA）的水平，并恢复抗氧化防御系统（如SOD和GSH）的功能，进一步支持其在预防和治疗苯并(a)芘毒性中的作用。

### 研究方法与实验设计

为了全面分析苯并(a)芘的分子机制，我们采用了多种实验方法。首先，我们使用了1,4-苯醌（1,4-BQ）作为苯并(a)芘的代谢产物，构建了体外细胞模型。我们选择了AHH-1细胞系，这是一种人类永生B淋巴细胞系，常用于研究苯并(a)芘的毒性作用。通过m6A mRNA微阵列分析，我们发现1,4-BQ显著改变了m6A修饰的分布和水平，特别是在UBE2G2 mRNA上。

为了进一步验证这一发现，我们进行了m6A RNA免疫共沉淀（MeRIP）实验，结合定量PCR（qPCR）技术，确认了苯并(a)芘对UBE2G2 mRNA的m6A修饰水平的影响。此外，我们还进行了RNA稳定性实验，发现苯并(a)芘暴露显著降低了UBE2G2 mRNA的稳定性，从而影响其表达水平。这些结果表明，苯并(a)芘通过增加UBE2G2 mRNA的m6A修饰水平，间接抑制了其表达，进而影响了ACSL4的泛素化和稳定性。

在动物实验中，我们使用了C57BL/6 J小鼠作为模型，建立了苯并(a)芘诱导的造血毒性模型。我们发现，苯并(a)芘暴露显著降低了小鼠的外周血细胞数量，并影响了造血干细胞和祖细胞的比例。通过过表达YTHDF3，我们观察到其能够有效恢复苯并(a)芘对UBE2G2和ACSL4的抑制作用，从而减轻造血毒性。这些结果进一步支持了YTHDF3在调控苯并(a)芘毒性中的关键作用。

### 未来研究方向与局限性

尽管本研究取得了重要进展，但仍存在一些局限性。首先，我们尚未明确YTHDF3-UBE2G2-ACSL4轴的上游调控机制，例如哪些m6A修饰酶（writers）或去修饰酶（erasers）参与了这一过程。其次，我们主要关注了ACSL4在铁死亡中的作用，但其他防御系统（如GPX4和DHODH）可能也对苯并(a)芘毒性有重要影响。因此，未来的研究应结合多种技术手段，全面评估这些通路之间的相互作用。

此外，我们仅使用了LSK（lineage-negative Sca-1+ c-Kit+）细胞作为造血干细胞的标志，而未对CD34进行分层分析。这种做法可能限制了我们对不同造血祖细胞亚群的分辨率。因此，未来的研究应进一步整合CD34标记，以更精确地评估苯并(a)芘暴露对造血祖细胞状态的影响。

最后，我们主要在小鼠模型中验证了相关机制，但其在人体中的适用性仍需进一步研究。通过检测苯并(a)芘暴露个体的外周血单核细胞中的YTHDF3、UBE2G2和ACSL4表达水平，可以更好地评估这一机制的临床相关性。

### 结论与展望

综上所述，本研究揭示了苯并(a)芘诱导的造血毒性与m6A修饰调控的YTHDF3/UBE2G2/ACSL4轴之间的潜在联系。这一发现不仅为理解苯并(a)芘对造血系统的损害机制提供了新的视角，也为开发针对该机制的治疗策略奠定了基础。褪黑素作为一种天然的抗氧化剂，能够通过恢复YTHDF3和UBE2G2的表达，抑制ACSL4的积累，从而有效减轻苯并(a)芘诱导的铁死亡。这些结果表明，褪黑素可能是一种有效的治疗手段，用于预防和干预苯并(a)芘引起的造血毒性。

未来的研究应进一步探索这一轴的上游调控因素，评估其他防御通路的作用，并在人体中验证相关机制。随着对RNA修饰和铁死亡研究的深入，有望开发出更多针对环境毒素的治疗策略，为公共卫生和临床医学提供新的思路和方法。