阿尔茨海默病中启动子反义RNA的m6 A重编程通过三维核组调控神经元基因的机制研究

本研究揭示了阿尔茨海默病(AD)患者大脑中RNA m6 A甲基化修饰的异常景观，首次发现启动子反义RNA(paRNA)通过m6 A介导的稳定性调控影响神经元基因的三维空间互作网络。研究团队结合meRIP-seq和单细胞RNA-DNA互作技术，证实MAPT-paRNA通过激活MEF2C等突触基因表达抵抗兴奋性毒性，为AD的转录调控机制提供了全新视角。

　　

在神经退行性疾病研究领域，阿尔茨海默病(AD)的分子机制始终存在未解之谜。尽管已知Tau蛋白异常聚集和β淀粉样斑块是典型病理特征，但基因表达的全局性失调如何驱动神经元功能衰退仍不清楚。近年研究发现，RNA表观修饰m⁶
A（N⁶
-甲基腺苷）在神经系统中高度活跃，但其在AD中的动态变化和功能仍属空白。更引人关注的是，人类基因组中大量非编码RNA(ncRNA)产生于蛋白编码基因的启动子反义链，这些神秘的启动子反义RNA(paRNA)是否参与AD进程？它们如何与三维核组结构协作调控基因表达？这些问题成为破解AD基因调控网络的关键。

美国德克萨斯大学健康科学中心等机构的研究团队在《Nature Communications》发表突破性研究，首次绘制了AD患者大脑前额叶皮层的全转录组m⁶
A甲基化图谱，发现m⁶
A修饰通过稳定特定paRNA调控神经元基因的三维空间表达程序。研究证实源自Tau蛋白基因位点的MAPT-paRNA具有神经保护功能，其作用机制颠覆了传统认知——不调控相邻MAPT基因，而是通过远程激活MEF2C等突触相关基因抵抗兴奋性毒性。这项研究为理解AD的表观转录调控提供了全新范式，并为开发靶向RNA修饰的治疗策略奠定基础。

研究团队运用多组学技术开展系统性探索：1）对6例AD患者和6例对照者的前额叶皮层进行链特异性总RNA-seq和m⁶
A甲基化免疫共沉淀测序(meRIP-seq)；2）通过单核RNA-DNA互作技术(MUSIC)解析paRNA与靶基因的三维空间互作；3）利用iPSC衍生的兴奋性神经元(i3Neurons)模型，结合ASO（反义寡核苷酸）敲降和电生理记录验证功能机制。

m⁶
A甲基化在AD大脑中的全局改变
通过比较AD与正常大脑的甲基化谱，研究发现60-70%的m⁶
A峰位于非编码区域，包括8000多个内含子L1逆转座子区域。差异分析识别出1645个高甲基化和835个低甲基化位点，其中m⁶
A水平与RNA表达呈正相关。特别值得注意的是，突触相关基因的mRNA呈现m⁶
A低甲基化伴随表达下调，提示表观转录调控参与AD的突触功能障碍。

疾病特异性的paRNA表达模式
研究首次在人类大脑中鉴定出3038个paRNA，其中37-39%携带m⁶
A修饰。AD患者中88个paRNA显著上调（如MAPT-paRNA），99个下调，且变化与小鼠AD模型或其他神经退行性疾病（帕金森病、额颞叶痴呆）不重叠。引人注目的是，上调的paRNA长度显著长于下调者，暗示AD中可能存在RNA加工异常。

m⁶
A调控paRNA稳定性的分子机制
在iPSC衍生的神经元模型中，METTL3抑制剂STM2457处理使MAPT-paRNA的m⁶
A修饰减少并加速其降解，但对其相邻MAPT基因无影响。这一结果揭示m⁶
A通过维持paRNA稳定性发挥功能，且独立于启动子表观状态（H3K27ac/H3K4me3信号未改变）。

MAPT-paRNA的三维基因组调控网络
单细胞互作数据显示，m⁶
A修饰的paRNA在兴奋性神经元中更易被检测到，且与靶基因的互作强度更高。MAPT-paRNA敲降导致180个基因下调（如MEF2C、SYNGAP1），其中62个通过MUSIC技术证实与paRNA存在直接三维互作。这些靶基因富集于突触功能通路，且多位于其他染色体，证明paRNA具有跨染色体调控能力。

神经保护功能的实验验证
在谷氨酸兴奋性毒性模型中，MAPT-paRNA敲降使神经元死亡率增加2.3倍。机制上，该paRNA通过维持突触后支架蛋白PSD95和NMDA受体GluN1的正常分布抑制过度兴奋。电生理记录显示敲降组NMDA电流密度显著增加，而AMPA受体活性不变，证实其调控具有通路特异性。

这项研究开创性地揭示了AD中m⁶
A-paRNA-三维基因组轴的全新调控层级：1）首次证明大脑paRNA具有细胞类型特异性表达和m⁶
A依赖性稳定特征；2）阐明MAPT-paRNA通过三维空间互作远程调控突触基因的新机制；3）提供AD中RNA修饰-非编码RNA-染色质互作的整合研究范式。特别值得注意的是，该研究发现AD上调的paRNA可能是一种代偿性保护机制，这为开发基于RNA修饰的神经保护策略提供了理论依据。未来研究可进一步探索：1）paRNA长度异常与ADRNA加工缺陷的关系；2）m⁶
A阅读蛋白（如YTHDF1）是否参与该过程；3）其他神经退行性疾病中是否存在类似的paRNA调控网络。这些发现不仅深化了对AD表观转录调控的理解，也为开发靶向RNA修饰的治疗方法开辟了新途径。