METTL3調(diào)控m6A甲基化修飾對小鼠脂肪細(xì)胞發(fā)育的重要作用
文章導(dǎo)讀
今 天我們?yōu)榇蠹医庾x一篇今年4月3日發(fā)表在Nature communication（IF=11.878）的文章，作者研究了m6A修飾對小鼠脂肪組織發(fā)育的影響。
棕色脂肪組織(BAT)通過線粒體產(chǎn)生并耗散熱量，對機(jī)體起到保暖和控制肥胖的重要作用，而BAT的出生后發(fā)育，正是它們獲得這些功能的關(guān)鍵。已有研究表明m6A修飾可以調(diào)控白色脂肪細(xì)胞在體外分化，但是否也能影響棕色脂肪組織的發(fā)育還不得而知。因此，本文作者通過m6A測序&轉(zhuǎn)錄組測序檢測了甲基化酶Mettl3敲除小鼠的BAT中甲基化水平和基因表達(dá)，探究了METTL3對BAT發(fā)育中關(guān)鍵基因的m6A修飾和表達(dá)的影響。
今 天我們?yōu)榇蠹医庾x一篇今年4月3日發(fā)表在Nature communication（IF=11.878）的文章，作者研究了m6A修飾對小鼠脂肪組織發(fā)育的影響。
棕色脂肪組織(BAT)通過線粒體產(chǎn)生并耗散熱量，對機(jī)體起到保暖和控制肥胖的重要作用，而BAT的出生后發(fā)育，正是它們獲得這些功能的關(guān)鍵。已有研究表明m6A修飾可以調(diào)控白色脂肪細(xì)胞在體外分化，但是否也能影響棕色脂肪組織的發(fā)育還不得而知。因此，本文作者通過m6A測序&轉(zhuǎn)錄組測序檢測了甲基化酶Mettl3敲除小鼠的BAT中甲基化水平和基因表達(dá)，探究了METTL3對BAT發(fā)育中關(guān)鍵基因的m6A修飾和表達(dá)的影響。
發(fā)表期刊：Nature Communications
影響因子：11.878
發(fā)表時(shí)間： 2020.4.3
實(shí)驗(yàn)方法: m6A-seq, RNA-seq（云序可提供以上服務(wù)）
文章鏈接：METTL3 is essential for postnatal development of brown adipose tissue and energy expenditure in mice
研究內(nèi)容
（1）甲基化酶METTL3對肩胛間棕色脂肪組織發(fā)育起重要作用
首先，作者驗(yàn)證了相較白色脂肪組織（WAT），METTL3蛋白在肩胛間棕色脂肪組織（iBAT）中更加富集，并且在iBAT發(fā)育過程中，METTL3蛋白與產(chǎn)熱相關(guān)蛋UCP1的表達(dá)趨勢一致，表明METTL3很可能對iBAT的出生后發(fā)育起到重要作用。
影響因子：11.878
發(fā)表時(shí)間： 2020.4.3
實(shí)驗(yàn)方法: m6A-seq, RNA-seq（云序可提供以上服務(wù)）
文章鏈接：METTL3 is essential for postnatal development of brown adipose tissue and energy expenditure in mice
研究內(nèi)容
（1）甲基化酶METTL3對肩胛間棕色脂肪組織發(fā)育起重要作用
首先，作者驗(yàn)證了相較白色脂肪組織（WAT），METTL3蛋白在肩胛間棕色脂肪組織（iBAT）中更加富集，并且在iBAT發(fā)育過程中，METTL3蛋白與產(chǎn)熱相關(guān)蛋UCP1的表達(dá)趨勢一致，表明METTL3很可能對iBAT的出生后發(fā)育起到重要作用。
METTL3和UCP1在不同組織和發(fā)育過程中的表達(dá)
接著，作者敲除了小鼠iBAT中的Mettl3，通過與正常小鼠的比較，發(fā)現(xiàn)Mettl3敲除小鼠（BKO）的iBAT在發(fā)育過程中由于其中脂肪細(xì)胞脂滴積累而異常增大增重，并且產(chǎn)熱相關(guān)蛋白UCP1的表達(dá)被抑 制，進(jìn)一步表明METTL3與iBAT的出生后發(fā)育相關(guān)。
BKO小鼠和control小鼠METTL3和UCP1表達(dá)
（2）BAT中敲除Mettl3對基因表達(dá)的影響
為了研究iBAT發(fā)育中的分子機(jī)制，作者進(jìn)行了RNA-seq(云序可提供此服務(wù))，分析比較了BKO和正常小鼠的iBAT中基因的表達(dá)情況。GO分析表明BKO小鼠iBAT下調(diào)基因中富集了與發(fā)育、產(chǎn)熱等功能相關(guān)基因，而上調(diào)基因中富集的多與炎癥、肌肉發(fā)育相關(guān)。qPCR(云序可提供此服務(wù))驗(yàn)證到iBAT的標(biāo)志基因如adiponectin, aP2, Pparg, Glut4和 Cebpα在BKO小鼠中大幅降低，另外還有產(chǎn)熱相關(guān)基因、線粒體氧化磷酸化相關(guān)基因被驗(yàn)證到下調(diào)。而被驗(yàn)證到的肌肉發(fā)育相關(guān)基因的上調(diào)，指示了METTL3缺失可能導(dǎo)致BAT向及細(xì)胞轉(zhuǎn)化，影響iBAT正常發(fā)育。
為了研究iBAT發(fā)育中的分子機(jī)制，作者進(jìn)行了RNA-seq(云序可提供此服務(wù))，分析比較了BKO和正常小鼠的iBAT中基因的表達(dá)情況。GO分析表明BKO小鼠iBAT下調(diào)基因中富集了與發(fā)育、產(chǎn)熱等功能相關(guān)基因，而上調(diào)基因中富集的多與炎癥、肌肉發(fā)育相關(guān)。qPCR(云序可提供此服務(wù))驗(yàn)證到iBAT的標(biāo)志基因如adiponectin, aP2, Pparg, Glut4和 Cebpα在BKO小鼠中大幅降低，另外還有產(chǎn)熱相關(guān)基因、線粒體氧化磷酸化相關(guān)基因被驗(yàn)證到下調(diào)。而被驗(yàn)證到的肌肉發(fā)育相關(guān)基因的上調(diào)，指示了METTL3缺失可能導(dǎo)致BAT向及細(xì)胞轉(zhuǎn)化，影響iBAT正常發(fā)育。
BKO小鼠和control小鼠BAT中基因的表達(dá)
（3）BAT中敲除Mettl3對m6A修飾的影響
作者通過m6A-seq(云序可提供此服務(wù))分析比較了敲除Mettl3對iBAT中mRNA的m6A修飾的影響。分析發(fā)現(xiàn)Mettl3敲除導(dǎo)致甲基化位點(diǎn)由集中在3’UTR區(qū)變?yōu)楦臃稚�，大部分轉(zhuǎn)錄本的甲基化程度降低，甲基化位點(diǎn)motif也有所變化。
作者通過m6A-seq(云序可提供此服務(wù))分析比較了敲除Mettl3對iBAT中mRNA的m6A修飾的影響。分析發(fā)現(xiàn)Mettl3敲除導(dǎo)致甲基化位點(diǎn)由集中在3’UTR區(qū)變?yōu)楦臃稚�，大部分轉(zhuǎn)錄本的甲基化程度降低，甲基化位點(diǎn)motif也有所變化。
BKO小鼠和control小鼠BAT中的m6A修飾
聯(lián)合RNA-seq(云序可提供此服務(wù))，篩選出甲基化程度和表達(dá)均下調(diào)的iBAT標(biāo)志基因Pparg,和產(chǎn)熱相關(guān)基因Prdm16和Ucp1，并通過qPCR和MeRIP-qPCR進(jìn)行了驗(yàn)證，熒光素酶實(shí)驗(yàn)(云序可提供以上服務(wù))進(jìn)一步驗(yàn)證了METTL3與這3個靶基因的3’UTR區(qū)結(jié)合，另外也驗(yàn)證了m6A reader蛋白YTHDF2和YTHDF3也與3個靶基因結(jié)合。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果暗示METTL3和YTHDF2/3共同作用調(diào)節(jié)BAT發(fā)育。
METTL3與Pparg，Prdm16和Ucp1結(jié)合
（4）體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證METTL3對棕色脂肪形成的作用
為驗(yàn)證METTL3是否直接影響棕色脂肪細(xì)胞的分化，作者分離出正常小鼠的棕色前體脂肪細(xì)胞，通過轉(zhuǎn)染敲除Mettl3，發(fā)現(xiàn)前體細(xì)胞發(fā)生分化異常，并且其內(nèi)棕色脂肪細(xì)胞標(biāo)志基因、分化相關(guān)基因、產(chǎn)熱相關(guān)基因、脂肪生成和分解基因、脂肪酸氧化基因等表達(dá)均下調(diào)。線粒體數(shù)量也下降了33%。這些結(jié)果提示METTL3對棕色脂肪的形成是必須的。
為驗(yàn)證METTL3是否直接影響棕色脂肪細(xì)胞的分化，作者分離出正常小鼠的棕色前體脂肪細(xì)胞，通過轉(zhuǎn)染敲除Mettl3，發(fā)現(xiàn)前體細(xì)胞發(fā)生分化異常，并且其內(nèi)棕色脂肪細(xì)胞標(biāo)志基因、分化相關(guān)基因、產(chǎn)熱相關(guān)基因、脂肪生成和分解基因、脂肪酸氧化基因等表達(dá)均下調(diào)。線粒體數(shù)量也下降了33%。這些結(jié)果提示METTL3對棕色脂肪的形成是必須的。
敲除Mettl3導(dǎo)致脂肪形成相關(guān)基因下調(diào)
（5）體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Mettl3基因?qū)δ芰肯牡挠绊?/strong>
為驗(yàn)證METTL3對產(chǎn)熱的影響，比較了攝食量相等的情況下，BKO小鼠耗氧量和產(chǎn)二氧化碳量相對正常小鼠均下降，表明BKO小鼠產(chǎn)熱量降低。血清中游離脂肪酸含量上升，也表明BKO小鼠產(chǎn)熱能力異常。另外，慢性寒冷暴露實(shí)驗(yàn)還驗(yàn)證了Mettl3敲除影響了小鼠肩胛間白色脂肪細(xì)胞的棕色化。這些結(jié)果表明，Mettl3對小鼠通過BAT產(chǎn)熱和御寒至關(guān)重要。
為驗(yàn)證METTL3對產(chǎn)熱的影響，比較了攝食量相等的情況下，BKO小鼠耗氧量和產(chǎn)二氧化碳量相對正常小鼠均下降，表明BKO小鼠產(chǎn)熱量降低。血清中游離脂肪酸含量上升，也表明BKO小鼠產(chǎn)熱能力異常。另外，慢性寒冷暴露實(shí)驗(yàn)還驗(yàn)證了Mettl3敲除影響了小鼠肩胛間白色脂肪細(xì)胞的棕色化。這些結(jié)果表明，Mettl3對小鼠通過BAT產(chǎn)熱和御寒至關(guān)重要。
BKO小鼠和control小鼠耗氧量
（6）BAT中敲降Mettl3基因?qū)е滦∈螽a(chǎn)生高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖的傾向
已知產(chǎn)熱降低可能會導(dǎo)致肥胖，為了驗(yàn)證Mettl3表達(dá)是否也會與胖相關(guān)，作者比較了高脂肪含量飲食喂食后的BKO小鼠和正常小鼠，發(fā)現(xiàn)BKO小鼠體重增加更多，脂肪重量增加，iBAT和肝臟增重并且重量比值增加，血清甘油三酯升高，染色顯示BKO小鼠脂肪細(xì)胞肥大、肝脂肪積累， 這些表明BKO小鼠更傾向于發(fā)生高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖。另外，葡萄糖耐受實(shí)驗(yàn)和胰島素耐受實(shí)驗(yàn)表明Mettl3敲除會使小鼠產(chǎn)生胰島素耐受，降低對葡萄糖的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致系統(tǒng)能量平衡異常，引起肥胖。
已知產(chǎn)熱降低可能會導(dǎo)致肥胖，為了驗(yàn)證Mettl3表達(dá)是否也會與胖相關(guān)，作者比較了高脂肪含量飲食喂食后的BKO小鼠和正常小鼠，發(fā)現(xiàn)BKO小鼠體重增加更多，脂肪重量增加，iBAT和肝臟增重并且重量比值增加，血清甘油三酯升高，染色顯示BKO小鼠脂肪細(xì)胞肥大、肝脂肪積累， 這些表明BKO小鼠更傾向于發(fā)生高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖。另外，葡萄糖耐受實(shí)驗(yàn)和胰島素耐受實(shí)驗(yàn)表明Mettl3敲除會使小鼠產(chǎn)生胰島素耐受，降低對葡萄糖的調(diào)節(jié)，導(dǎo)致系統(tǒng)能量平衡異常，引起肥胖。
敲除Mettl3對小鼠肝臟、胰島素耐受的影響
總結(jié)
本文作者通過對敲除了甲基化酶Mettl3的小鼠和正常小鼠的棕色脂肪組織進(jìn)行RNA-seq和m6A-seq，多組學(xué)聯(lián)合分析，并結(jié)合qPCR、MeRIP-qPCR、熒光素酶實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)外表型實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了棕色脂肪組織中甲基化酶METTL3和reader YTHDF2/3共同作用，結(jié)合iBAT標(biāo)志基因Pparg,和產(chǎn)熱相關(guān)基因Prdm16和Ucp1的3’UTR區(qū)調(diào)節(jié)m6A修飾和靶基因表達(dá)。而缺少M(fèi)ETTL3會影響棕色脂肪細(xì)胞分化和棕色脂肪組織形成，導(dǎo)致小鼠產(chǎn)熱減少，耐寒能力降低，并產(chǎn)生高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖傾向。本文揭示了甲基化酶Mettl3通過調(diào)控m6A修飾從而影響小鼠棕色脂肪細(xì)胞的發(fā)育和能量平衡。
本文作者通過對敲除了甲基化酶Mettl3的小鼠和正常小鼠的棕色脂肪組織進(jìn)行RNA-seq和m6A-seq，多組學(xué)聯(lián)合分析，并結(jié)合qPCR、MeRIP-qPCR、熒光素酶實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)外表型實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了棕色脂肪組織中甲基化酶METTL3和reader YTHDF2/3共同作用，結(jié)合iBAT標(biāo)志基因Pparg,和產(chǎn)熱相關(guān)基因Prdm16和Ucp1的3’UTR區(qū)調(diào)節(jié)m6A修飾和靶基因表達(dá)。而缺少M(fèi)ETTL3會影響棕色脂肪細(xì)胞分化和棕色脂肪組織形成，導(dǎo)致小鼠產(chǎn)熱減少，耐寒能力降低，并產(chǎn)生高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖傾向。本文揭示了甲基化酶Mettl3通過調(diào)控m6A修飾從而影響小鼠棕色脂肪細(xì)胞的發(fā)育和能量平衡。
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云序生物國內(nèi)獨(dú) 家提供RNA修飾測序一站式服務(wù)
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