代谢功能障碍相关脂肪变性肝病中通过补偿性精氨酸甲基化导致m6A失调进而启动癌前状态的机制

《SCIENCE ADVANCES》：Dysregulated m6A via compensatory arginine methylation primes premalignancy in metabolic dysfunction–associated steatotic liver disease

　　

肝细胞癌（HCC）起源于在代谢功能障碍相关脂肪变性肝病（MASLD）向代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）进展过程中出现的疾病相关肝细胞（daHeps）。由于daHeps受到代谢应激的补偿性启动，研究人员通过表型模拟代谢调节因子蛋白精氨酸甲基转移酶1（PRMT1）表达下降，在小鼠中重现了MASLD相关HCC的加速进展。在Prmt1肝脏特异性敲除（LKO）模型中，m6A介导的mRNA稳定性改变通过旁系同源物补偿重编程转录组；PRMT6升高通过诱导METTL3的不对称精氨酸二甲基化激活m6A甲基转移酶。该事件增强全局m6A沉积，导致Keap1下调，从而激活NRF2轴，促进癌前状态；在饮食和化学诱导应激下，脂肪性肝炎型HCC发生率升高，并与PRMT-METTL3-NRF2通路临床相关。研究人员提出，补偿性精氨酸甲基化通过调控m6A介导的转录组和NRF2调控通路，作为对抗代谢和氧化应激的适应性防御，启动MASLD相关HCC。

研究背景：代谢功能障碍相关脂肪变性肝病（MASLD，原非酒精性脂肪肝病NAFLD）可进展为代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）、纤维化并最终演变为肝细胞癌（HCC）。在MASLD向MASH进展中，分化肝细胞增殖补充受损肝组织，慢性损伤可诱发肝细胞衰老并具抑瘤作用；但一类疾病相关肝细胞（daHep）可在持续代谢应激下激活核因子红细胞2相关因子2（NRF2）逆转衰老并获得增殖能力，呈现癌前状态。蛋白精氨酸甲基转移酶（PRMT）家族中，PRMT1负责多数哺乳动物细胞不对称精氨酸二甲基化，并调控肝糖异生与代谢稳态；N⁶-甲基腺苷（m⁶A）是最常见mRNA修饰，由METTL3、METTL14、WTAP组成写入复合体调控RNA稳定性与转录组。已有研究提示PRMT1可甲基化METTL14，但PRMT旁系补偿与m⁶A在代谢病及肝癌中的病理关联不清。因此，研究人员围绕肝PRMT1下降、PRMT6补偿、m⁶A重编程与NRF2激活展开研究，论文发表于《SCIENCE ADVANCES》。

主要技术方法：研究人员整合患者单核/单细胞RNA测序（snRNA-seq/scRNA-seq）与TCGA-LIHC、CCLE等公开队列，构建肝特异性Prmt1敲除（LKO）小鼠并施以高脂饮食（HFD）、蛋氨酸胆碱缺乏（MCD）饮食、二乙基亚硝胺（DEN）诱导肝癌模型；采用RNA-seq、m⁶A RIP-seq、核蛋白免疫印迹、免疫共沉淀、双荧光蛋白报告系统、原代肝细胞腺病毒 Rescue 及METTL3抑制剂处理，并对患者 steatohepatitic HCC 组织做免疫组化验证。

Liver-specific depletion of Prmt1 phenocopies MASLD to MASH in mice：研究人员通过snRNA-seq确认MASLD至MASH中出现daHep，并在患者中见PRMT1随纤维化进展下调；构建Prmt1 LKO小鼠后，正常饲料下糖代谢无明显改变但肝甘油三酯升高，HFD下虽体重增幅小却肝重增加、脂滴聚集、F4/80阳性巨噬浸润，MCD饮食下肝变形、α-SMA与天狼星红染色增强，说明肝Prmt1缺失可表型复制饮食诱导的MASLD/MASH。

NRF2 signaling is activated by Keap1 down-regulation upon depletion of Prmt1 in MASLD to MASH：RNA-seq显示Prmt1 LKO肝中脂质代谢、炎症、抗氧化与NRF2靶基因富集；蛋白水平KEAP1下降、NRF2/NQO1/GSTM1/p62上升，PRMT6补偿性升高。原代肝细胞回补有酶活PRMT1或KEAP1可抑制NRF2，MCD下回补PRMT1可减少ROS、巨噬浸润和纤维化，证明Prmt1耗竭经Keap1下调构成性激活NRF2-p62轴。

Compensatory PRMT6 expression controls m⁶A-modifying machineries in Prmt1 LKO mice：研究人员发现Prmt1缺失后核内METTL3/METTL14升高，PRMT1回补可逆转；免疫共沉淀显示PRMT6而非PRMT1催化METTL3不对称精氨酸二甲基化（ADMA），即旁系PRMT6通过甲基化METTL3增强m⁶A写入机器。

Elevated m⁶A mRNA modifications in Prmt1-deficient liver：m⁶A RIP-seq显示LKO鼠m⁶A簇数较对照近似翻倍，RRACH motif在终止密码子附近富集，3′UTR及终止区、5′UTR、转录起始位点的m⁶A分布均较对照更显著，证实全局m⁶A mRNA修饰上调。

m⁶A modifications activate protumorigenic NRF2 pathway by inducing mRNA degradation in Prmt1-deficient liver：LKO中m⁶A stop簇增多，Keap1 mRNA上m⁶A峰增强；Mettl14杂合小鼠可消减这些簇。双荧光蛋白报告与METTL3抑制剂处理表明，终止区m⁶A修饰降低Keap1 mRNA稳定性，使NRF2直接靶基因上调，说明m⁶A写入机器通过靶mRNA降解激活促瘤NRF2程序。

Compensatory induction of PRMT6 with reduced PRMT1 expression is associated with premalignancy in patients with HCC：在TCGA-LIHC中METTL3、METTL14、PRMT6随肝癌分级恶化与生存变差而高表达；m⁶A stop transcripts在肿瘤中趋于下调而与恶性度和生存相关；CCLE与肝癌scRNA-seq显示促瘤肝细胞里PRMT1与PRMT6呈负相关，支持人肝癌中存在Prmt1 LKO式旁系补偿。

Chronic activation of premalignant m⁶A-KEAP1-NRF2 pathway promotes MASLD-associated HCC in patients and Prmt1 LKO mice：长期HFD（48周）与DEN模型下，Prmt1 LKO鼠肝重、结节数及最大瘤体均倍增，AFP/PCNA阳性增加；NRF2持续活化、KEAP1/FBP1/p53受抑。snRNA-seq经标签迁移注释出daHep在LKO中由约1%增至40%，并可分早期/晚期，伴随Prmt6诱导、m⁶A stop transcript下降与NRF2靶升高；人steatohepatitic HCC组织见核PRMT6与METTL3增强、FBP1减少。

讨论部分总结：研究人员指出MASH代谢缺陷本可诱导抑瘤性衰老，但daHep通过NRF2-FBP1-AKT-p53轴逃衰老并促癌；本研究发现PRMT1下降触发PRMT6补偿，以METTL3精氨酸甲基化放大m⁶A写入，使Keap1等stop-transcript不稳定，从而早于突变即重编程转录组并启动癌前状态。与酒精相关肝病中HNF4α/抗氧化基因变化不同，MASLD下HNF4α靶基因反而诱导，说明PRMT1缺失在不同肝病中通路不同。文章强调不应单看某个PRMT，而要看PRMT旁系相对表达；同时承认Keap1下调与NRF2激活的必要充分性仍需遗传 Rescue 与 epistasis 实验确证。

研究结论部分翻译：综上，研究人员发现肝脏PRMT1表达降低及随后PRMT6诱导，可通过慢性激活NRF2通路促进饮食诱导的脂肪性肝炎型HCC；并提出补偿性精氨酸甲基化重编程m⁶A介导的肝转录组，并与慢性NRF2激活相关，从而在代谢缺陷下对衰老肝细胞启动癌前状态——这很可能是代谢与氧化应激适应性防御中的非预期结果。因此研究人员提出，抑制此类补偿性精氨酸甲基化与NRF2激活，有益于降低MASLD相关HCC发生。