m6A阅读蛋白YTHDF1通过m6A/Bcl-2通路介导铝诱导的神经元凋亡机制研究

《Ecotoxicology and Environmental Safety》：N6-methyladenosine reader YTHDF1 mediates neuronal apoptosis induced by aluminum via m6A/Bcl-2 manner

本研究针对铝暴露引起的认知功能障碍和神经退行性疾病风险，首次揭示了m6A阅读蛋白YTHDF1通过调控Bcl-2 mRNA稳定性介导神经元凋亡的新机制。研究人员通过体内外实验证实，铝暴露下调YTHDF1表达，通过m6A修饰方式降低Bcl-2 mRNA稳定性，最终导致神经元凋亡。该发现为铝神经毒性的防治提供了新的理论依据和潜在靶点。

　　

随着工业化进程的加速，铝作为一种广泛存在的环境污染物，已成为认知功能障碍和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）的重要风险因素。尽管铝神经毒性的机制复杂多样，但学术界普遍认为神经元凋亡是其核心环节。然而，在表观遗传层面，特别是RNA表观遗传修饰如何参与铝诱导的神经毒性过程，至今尚不明确。

N6-甲基腺嘌呤（m⁶A）作为哺乳动物信使RNA中最常见的转录后修饰，在基因表达调控中扮演着重要角色。这种动态可逆的修饰过程由三类酶协同调控：甲基转移酶（"书写器"，如METTL3/METTL14/WTAP蛋白复合物）、去甲基化酶（"擦除器"，如ALKBH5和FTO）以及结合蛋白（"阅读器"，如YTHDF1/2/3和YTHDC1/2）。其中，YTHDF1作为重要的m⁶A阅读器，已被证实参与多种有毒化学物质诱导的病理过程，如PM2.5所致的肺损伤、砷诱发的癌变等。然而，YTHDF1是否以及如何通过m⁶A修饰方式调控铝神经毒性，仍有待阐明。

山西医科大学公共卫生学院的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上发表了最新研究成果，首次揭示了YTHDF1通过m⁶A/Bcl-2通路介导铝诱导神经元凋亡的分子机制。

研究人员采用了多层次的研究策略：通过大鼠体内实验（包括Morris水迷宫行为学测试）和PC12细胞体外实验建立铝暴露模型；利用慢病毒转染技术构建YTHDF1过表达细胞系；运用RNA免疫共沉淀（RIP）、甲基化RNA免疫共沉淀（MeRIP）等技术验证YTHDF1与Bcl-2的相互作用；采用放线菌素D（ActD）和环己酰亚胺（CHX）实验分别评估mRNA和蛋白质稳定性。

研究结果系统揭示了铝神经毒性的新机制：

铝暴露促进体内外神经元凋亡

通过Morris水迷宫实验发现，铝处理显著延长了大鼠的逃避潜伏期，减少目标区域停留时间和平台穿越次数，证实铝引起空间学习记忆损伤。TUNEL染色和流式细胞术结果显示，铝以剂量依赖方式增加海马神经元和PC12细胞的凋亡率，Western blotting检测到凋亡标志蛋白caspase-3表达上调。

m⁶A水平升高与YTHDF1表达降低

ELISA检测显示铝处理组总RNA的m⁶A修饰水平显著升高，且与凋亡率呈正相关。相反，YTHDF1表达量随铝浓度增加而降低，与凋亡率呈负相关，提示YTHDF1可能通过m⁶A修饰负向调控凋亡。

YTHDF1过表达缓解铝诱导的凋亡

成功构建YTHDF1过表达PC12细胞系（mRNA水平过表达4.14倍，蛋白水平1.92倍），发现YTHDF1过表达可显著缓解铝引起的细胞凋亡增加，验证了YTHDF1在铝诱导凋亡中的保护作用。

Bcl-2是YTHDF1调控的m⁶A修饰靶基因

生物信息学预测发现Bcl-2 mRNA存在1个极高置信度和3个高置信度m⁶A修饰位点，且与YTHDF1结合区域重叠。RIP实验证实YTHDF1蛋白可直接结合Bcl-2 mRNA，过表达YTHDF1增强这种结合作用，并上调Bcl-2 mRNA和蛋白表达水平。

YTHDF1增强Bcl-2 mRNA稳定性

ActD实验显示YTHDF1过表达显著延长Bcl-2 mRNA半衰期（从4.10小时延长至8.41小时），而CHX实验表明YTHDF1不影响Bcl-2蛋白稳定性，证实YTHDF1通过增强mRNA稳定性而非蛋白稳定性来调控Bcl-2表达。

YTHDF1/m⁶A/Bcl-2轴在铝神经毒性中的调控作用

铝暴露抑制YTHDF1表达，伴随Bcl-2 mRNA的m⁶A富集程度增加和Bcl-2表达下调，而YTHDF1过表达可逆转这一效应，完整揭示了YTHDF1/m⁶A/Bcl-2轴在铝诱导神经元凋亡中的核心作用。

这项研究的重要意义在于首次阐明了YTHDF1通过m⁶A依赖性方式调控Bcl-2 mRNA稳定性介导铝神经毒性的新机制。不仅填补了铝毒性研究中RNA表观遗传调控机制的空白，还为预防和治疗铝相关神经退行性疾病提供了新的分子靶点。YTHDF1的表达变化有望成为铝暴露早期生物标志物，而针对YTHDF1-Bcl-2轴的治疗策略可能为干预铝神经毒性开辟新途径。

值得注意的是，研究人员发现铝暴露同时引起m⁶A阅读器YTHDF1下调和去甲基化酶FTO减少，这种"双重打击"模式导致全局m⁶A超甲基化与生存信号翻译受损协同作用，共同促进凋亡发生。此外，基于已有文献提示铝暴露可抑制Wnt/β-catenin通路并下调Wnt3a，而Wnt3a正是YTHDF1的转录调控因子，研究人员推测铝可能通过抑制Wnt3a介导YTHDF1下调，这为后续机制研究提供了重要方向。

该研究创新性地将m⁶A修饰机制与铝神经毒性研究相结合，为环境毒理学领域提供了新的研究范式。未来在原发性神经元和人类细胞模型中的验证，将进一步增强该发现的可转化性，为最终实现铝相关神经疾病的精准防治奠定坚实基础。