ALKBH5 介导高糖条件下人骨髓间充质干细胞中 FGF21 的 m6A 去甲基化及其在糖尿病性骨质疏松中的机制研究

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Biochemical and Biophysical Research Communications 2.5

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  为探究 RNA 甲基化修饰在糖尿病性骨质疏松(DOP)发病机制中的作用,研究人员以人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)为对象,发现高糖条件下 ALKBH5 表达升高、总 RNA m6A 水平降低,敲低 ALKBH5 可增强 FGF21 mRNA m6A 甲基化及与 YTHDF2 结合,上调成骨基因。该研究为 DOP 治疗提供新视角。

  

论文解读


糖尿病(DM)作为全球高发的慢性疾病,其并发症之一的糖尿病性骨质疏松(DOP)正悄然威胁着患者的骨骼健康。DOP 以骨量减少、骨脆性增加和骨折风险升高为特征,与单纯原发性骨质疏松相比,DOP 患者致残率和骨折风险更高。然而,其发病机制尚未完全明确,高血糖、激素失衡、晚期糖基化终产物(AGEs)堆积等复杂因素交织其中,使得寻找有效的防治靶点成为医学领域的迫切需求。

在这样的背景下,来自国内的研究人员聚焦于 RNA 甲基化修饰这一前沿领域,试图揭开 DOP 背后的分子机制。他们选择人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)作为研究对象,围绕成纤维细胞生长因子 21(FGF21)的 N6- 甲基腺苷(m6A)修饰展开研究,探讨 ALKBH5 蛋白在其中的调控作用。这项研究成果发表在《Biochemical and Biophysical Research Communications》,为 DOP 的防治提供了全新的思路。

主要研究技术方法


研究采用了多项关键技术:通过 RNA 测序(RNA-seq)筛选高糖(HG)与正常糖(NG)条件下 hBMSCs 中差异表达基因;利用甲基化 RNA 免疫沉淀测序(MeRIP-qPCR)检测 FGF21 mRNA 的 m6A 修饰水平;借助 RNA 免疫沉淀(RIP)技术分析 YTHDF2 蛋白与 FGF21 mRNA 的相互作用;运用碱性磷酸酶(ALP)染色和茜素红染色分别评估 hBMSCs 早期和成骨分化成熟阶段的矿化能力;通过逆转录定量 PCR(RT-qPCR)和蛋白质免疫印迹(Western blot)检测相关基因和蛋白的表达水平。

研究结果


  1. 高糖对 hBMSCs 的影响
    通过比色法检测发现,与 NG 组相比,HG 组 hBMSCs 的总 RNA m6A 修饰水平显著降低(p=0.0003)。RNA-seq 分析显示,高糖条件下甲基转移酶 METTL3 等基因表达下调,而 demethylase ALKBH5 表达上调,提示 m6A 修饰相关酶的动态变化可能参与 DOP 的发生。

  2. ALKBH5 对 FGF21 m6A 修饰的调控
    在 HG 条件下敲低 ALKBH5 后,MeRIP-qPCR 结果显示 FGF21 mRNA 的 m6A 甲基化水平显著升高,同时 RIP 实验证实 YTHDF2 蛋白与 FGF21 mRNA 的结合增强。这表明 ALKBH5 通过催化 FGF21 的 m6A 去甲基化,减少其与 “阅读器” 蛋白 YTHDF2 的相互作用。

  3. 对成骨分化的影响
    功能实验表明,抑制 ALKBH5 可上调 hBMSCs 中成骨相关基因的表达,ALP 染色和茜素红染色结果显示,成骨早期活性和矿化结节形成能力均增强。这提示 ALKBH5 可能通过调控 FGF21 的 m6A 修饰,抑制 hBMSCs 的成骨分化潜能。


研究结论与讨论


本研究首次揭示了 ALKBH5 在 DOP 中通过介导 FGF21 的 m6A 去甲基化调控 hBMSCs 成骨分化的分子机制。研究发现,高糖环境下 ALKBH5 表达升高,降低 FGF21 mRNA 的 m6A 甲基化水平,减少其与 YTHDF2 的结合,进而抑制成骨相关基因的表达,阻碍 hBMSCs 向成骨细胞分化。而敲低 ALKBH5 则通过增强 FGF21 的 m6A 甲基化及与 YTHDF2 的相互作用,促进成骨分化。

这一发现不仅拓展了 RNA 甲基化修饰在骨骼疾病中的研究范畴,也为 DOP 的治疗提供了潜在靶点。未来,针对 ALKBH5-FGF21-m6A 通路的干预策略,有望为糖尿病患者的骨骼健康管理开辟新方向。值得注意的是,研究未涉及动物体内实验及临床样本验证,其转化应用仍需进一步探索。但无论如何,该研究为理解 DOP 的复杂机制打开了新窗口,为后续研究奠定了重要基础。

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