表皮METTL1介导的N7-甲基鸟苷(m7G)修饰通过稳定Bdkrb1 mRNA并调控中性粒细胞招募驱动银屑病炎症

《Advanced Science》：Epidermal METTL1-Mediated m7G Modification Drives Psoriatic Inflammation by Stabilizing Bdkrb1 and Orchestrating Neutrophil Recruitment

　　

摘要：RNA修饰特别是N7-甲基鸟苷(N7-methylguanosine, m7G)在银屑病等炎症性疾病中的功能意义尚未明确。本研究表明m7G甲基转移酶METTL1(methyltransferase-like 1)在人银屑病皮损表皮角质形成细胞和咪喹莫特(imiquimod, IMQ)诱导的小鼠模型中显著上调。利用可诱导的角质形成细胞特异性Mettl1敲除(Mettl1fl/flKrt14-CreERT2)小鼠，研究人员发现与Mettl1fl/fl对照相比，银屑病样炎症减轻且中性粒细胞浸润减少。机制上，METTL1通过对Bdkrb1 mRNA进行m7G修饰增强其稳定性，导致缓激肽受体B1(bradykinin receptor B1, BDKRB1)蛋白表达升高，激活角质形成细胞内p38丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)通路，促进关键促炎C-X-C基序趋化因子配体(C-X-C motif chemokine ligand, CXCL)分泌及强效中性粒细胞趋化。重要的是，体内基因过表达BDKRB1及药理学激活BDKRB1均能挽救Mettl1缺陷小鼠中被减弱的炎症表型，确证该信号级联。反之，METTL1–BDKRB1轴的药理学抑制可有效减轻银屑病样炎症。综上，数据表明METTL1通过促进p38依赖的趋化因子产生及中性粒细胞招募调控银屑病，鉴定METTL1–BDKRB1轴为新型治疗靶点。

《Advanced Science》论文解读：表皮METTL1介导的m7G修饰通过稳定Bdkrb1驱动银屑病炎症及中性粒细胞招募

研究背景与立项依据

银屑病（Psoriasis）是一种慢性复发性炎症性皮肤病，病理特征包括表皮过度增生、角质形成细胞异常分化及显著免疫细胞浸润，其核心致病轴为IL-23/Th17通路。中性粒细胞在银屑病皮损中形成Munro微脓肿且与疾病严重程度相关，角质形成细胞来源的CXCL1、CXCL2、CXCL8(IL-8)是招募中性粒细胞的关键趋化因子，但其上游调控机制尚不清楚。RNA表观转录组学（Epitranscriptomics）中N6-甲基腺苷（m6A）在银屑病中已有报道且具细胞类型特异性，而N7-甲基鸟苷（m7G）修饰主要由METTL1–WDR4复合物催化，传统上被认为参与tRNA稳定性及翻译效率，在肿瘤和发育中研究较多，其在慢性炎症性皮肤病如银屑病中的功能几乎未被探索。本研究旨在明确表皮METTL1介导的m7G修饰在银屑病炎症及中性粒细胞招募中的作用与分子机制。

主要关键技术方法概述

研究人员采用临床样本（健康人、银屑病患者皮损与非皮损皮肤组织及外周血）、IMQ诱导及IL-17A/IL-23A诱导的小鼠银屑病样模型、角质形成细胞特异性可诱导Mettl1敲除小鼠（Mettl1^fl/flKrt14-Cre^ERT2）及对照Mettl1^fl/fl小鼠、HaCaT细胞系及M5炎性细胞因子鸡尾酒（IL-17A、TNF-α、IL-1α、IL-22、Oncostatin M）刺激模型。关键技术包括：m7G dot blot、m7G甲基化RNA免疫沉淀测序（MeRIP-seq）联合转录组测序（RNA-seq）、人鼠交叉筛选保守靶基因、双荧光素酶报告基因验证5′ UTR m7G motif功能、Actinomycin D转录抑制法检测mRNA稳定性、Western blot及免疫荧光/免疫组化、流式细胞术分析皮肤免疫细胞亚群（中性粒细胞、巨噬细胞、树突细胞、T细胞）、AAV9介导的角质形成细胞特异性基因过表达（Mettl1、Bdkrb1）及体内基因/药物救援实验（BDKRB1激动剂Des-Arg⁹-Bradykinin、METTL1抑制剂METTL1-WDR4-IN-1、BDKRB1拮抗剂SSR240612、抗Ly6G抗体中性粒细胞清除）。

研究结果

2.1 The METTL1–WDR4 Complex and m7G Modification are Concurrently Upregulated in Psoriatic Lesions and Experimental Psoriasis Models

通过dot blot、公共数据集(GSE54456)及临床组织qPCR/Western blot/免疫荧光分析，发现人银屑病皮损中m7G修饰水平及METTL1、WDR4的mRNA和蛋白表达均显著高于健康对照及非皮损区，且METTL1与角质形成细胞标记KRT14共定位。IMQ模型小鼠表皮及M5刺激的HaCaT细胞中METTL1/WDR4及m7G同步上调，IMQ撤除30天后METTL1仍高于基线，提示表皮m7G甲基转移酶复合物在银屑病中被超活化。

2.2 Epidermal METTL1 Deficiency Attenuates Psoriatic Inflammation

体外M5刺激下shMETTL1 HaCaT细胞促炎基因表达降低，且在炎症条件下影响细胞周期与分化。体内Mettl1^fl/flKrt14-Cre^ERT2小鼠经IMQ诱导后，临床评分、耳/背部皮肤厚度、红斑、鳞屑及表皮厚度均较Mettl1^fl/fl对照显著减轻；表皮增殖标记Mki67下调，分化标记Krt10、Lor、Flg上调。RNA-seq显示TNF及IL-17信号通路基因集被抑制，Cxcl1、Cxcl5等趋化因子下调。流式细胞术显示表皮Mettl1缺失特异性减少皮肤中性粒细胞浸润比例与绝对数，不影响巨噬细胞、树突细胞、单核细胞及CD4⁺/CD8⁺T细胞。

2.3 Epidermal METTL1 Orchestrates Neutrophil Recruitment via the CXCL Chemokine Axis

角质形成细胞特异性过表达Mettl1（K14-AAV9-OE-Mettl1）加重IMQ表型并增加中性粒细胞浸润。RNA-seq GO分析提示"neutrophil migration/chemotaxis"富集；qPCR证实Mettl1缺陷小鼠表皮Cxcl1、Cxcl2、Cxcl5、Cxcl15 mRNA及血清蛋白降低，过表达则升高。HaCaT中METTL1敲减降低CXCL1/2/8 mRNA及分泌蛋白。抗Ly6G抗体清除中性粒细胞可抵消Mettl1过表达加重的炎症，证实METTL1通过CXCL趋化因子轴驱动中性粒细胞招募并加剧疾病。

2.4 Integrated Epitranscriptomic Profiling Identifies Bdkrb1 as the Conserved Target of METTL1

联合MeRIP-seq与RNA-seq，筛选人银屑病组织与小鼠IMQ模型中m7G峰降低且伴随mRNA下调（hypo-down）的保守基因，获得7个候选，其中仅BDKRB1敲减可模拟METTL1缺失引起的CXCL1/2/8下调。MeRIP-seq显示Bdkrb1 mRNA的5′ UTR存在METTL1依赖的m7G峰（GAAGA motif），该峰在Mettl1缺失时消失。含野生型BDKRB1 5′ UTR的荧光素酶报告基因受METTL1敲减抑制，突变（GAAGA→CAACA）则不受影响；Actinomycin D实验证实该5′ UTR m7G修饰是Bdkrb1 mRNA稳定性所必需的。

2.5 METTL1-Stabilized Bdkrb1 Activates the p38 MAPK Pathway to Drive Chemokine Production

临床样本中BDKRB1 mRNA及蛋白在银屑病表皮升高且与METTL1表达正相关。METTL1敲减加速HaCaT中BDKRB1 mRNA衰减、降低蛋白量；体内Mettl1敲除小鼠表皮Bdkrb1表达下降，过表达则升高。BDKRB1敲减特异性抑制M5诱导的p38磷酸化，不影响ERK、JNK。在METTL1敲减的HaCaT中回补BDKRB1可恢复p38磷酸化及CXCL1/2/8表达，证实METTL1→Bdkrb1 mRNA稳定性↑→BDKRB1蛋白↑→p38 MAPK活化→CXCL趋化因子分泌的信号轴。

2.6 Pharmacological BDKRB1 Activation Significantly Rescues the Attenuated Psoriatic Phenotype in Mettl1-Deficient Mice

IMQ造模期间静脉注射BDKRB1激动剂Des-Arg⁹-Bradykinin，Mettl1^fl/fl对照组炎症加重；Mettl1^fl/flKrt14-Cre^ERT2小鼠部分恢复临床表型、表皮增厚、Cxcl趋化因子表达及中性粒细胞浸润，并重建p38磷酸化（ERK/JNK不变），因受体总量受Mettl1缺失限制故为部分救援，反向验证了轴的存在。

2.7 In Vivo Restoration of Bdkrb1 Effectively Rescues Psoriatic Inflammation in Mettl1-Deficient Mice

通过K14-AAV9-OE-Bdkrb1在表皮过表达Bdkrb1，Mettl1缺陷小鼠被减弱的IMQ炎症（临床评分、表皮增生、Cxcl趋化因子、促炎因子Il1b/S100a8/S100a9、中性粒细胞浸润及p38磷酸化）被完全恢复到Mettl1^fl/fl对照水平，确认Bdkrb1是METTL1下游必要效应分子。

2.8 Dual Pharmacological Blockade of the METTL1–BDKRB1 Axis Synergistically Alleviates Psoriatic Inflammation

IMQ模型小鼠分别给予METTL1抑制剂（METTL1-WDR4-IN-1）、BDKRB1拮抗剂（SSR240612）单药或联合治疗。单药减轻PASI评分与表皮增厚，联合用药产生协同效应，最显著降低Cxcl趋化因子表达、中性粒细胞浸润及p38磷酸化，抑制MAPK通路，证明靶向METTL1–BDKRB1轴为潜在治疗策略。

讨论与结论总结

讨论指出本研究首次系统阐明表皮METTL1介导的m7G修饰在银屑病中的促炎功能，区别于m6A的细胞类型双向作用，m7G在此作为促炎转录本稳定器具方向一致性。METTL1–WDR4复合物在皮损中上调，炎症微环境直接诱导METTL1表达；METTL1对Bdkrb1 mRNA 5′ UTR的m7G修饰增强其稳定性，上调BDKRB1受体，激活角质形成细胞p38 MAPK，促进CXCL1/2/8分泌及中性粒细胞趋化，驱动银屑病样炎症。Mettl1条件性敲除减轻疾病，过表达加重，体内遗传回补Bdkrb1完全逆转保护表型，药理学双阻断具协同疗效。局限性包括IMQ模型主要反映中性粒细胞招募环节，对IL-23/Th17及适应性免疫影响未及深入，METTL1在其他皮肤细胞的作用待探究。

结论原文翻译：

本研究首次系统定义了表皮METTL1驱动的m7G修饰在银屑病中的功能作用，将该修饰的已知生物学从tRNA合成、翻译调控及肿瘤发生拓展至慢性炎性皮肤病领域。研究发现METTL1和m7G水平在银屑病皮损中升高，炎症刺激直接诱导角质形成细胞METTL1表达。研究人员确定METTL1是通过5′ UTR m7G修饰稳定Bdkrb1 mRNA从而上调CXCL1、CXCL2和CXCL8的关键上游调节因子，此为机制特异的转录后调控而非全局转录效应。表皮Mettl1敲除显著减少中性粒细胞浸润并减轻银屑病严重度，而其过表达加剧上述特征，且Mettl1缺陷小鼠中体内遗传回补Bdkrb1可完全挽救银屑病表型。关键的是，METTL1与BDKRB1的药理学双重阻断对银屑病样炎症产生协同抑制，最显著地抑制CXCL趋化因子表达及皮肤中性粒细胞浸润，为该轴作为可行治疗靶点提供概念验证。上述发现共同确立METTL1–m7G–BDKRB1–p38级联为调控银屑病角质形成细胞驱动的中性粒细胞趋化的关键表观转录组检查点。