FTO

引言肥胖是男（雄）性生殖损伤的重要危险因素。然而，多代父体肥胖对子代生育力的影响及其机制尚不清楚。2024年2月14日，安徽医科大学王华教授等团队在Nature Communications（IF 16.6）在线发表题为“Multigenerational paternal obesity enhances the susceptibility to male subfertility in offspring via Wt1 N6-methyladenosine modification”的研究论文（王华教授、徐德祥教授和贺小进教授为本文共同通讯作者，公共卫生学院熊永伟博士、朱华龙博士、张进博士和耿浩博士为本文共同第一作者），该研究发现多代父体肥胖通过Wt1 N6-甲基腺苷修饰升高男性子代低生育力易感性。该研究在成功建立父源性不育症动物模型基础上，发现多代父体肥胖升高子代精子发生障碍易感性；基于m6A-mRNA&lncRNA表观转录组芯片、RNA测序以及生物信息学分析，发现多代父体肥胖降低子代睾丸Wt1表达和升高其m6A修饰水平；通过睾丸局部注射AAV9-Wt1，揭示Wt1下调介导的视黄酸信号受阻在多代父体肥胖加重子代精子发生障碍易感性中发挥关键作用；通过体内m6A修饰抑制剂STM2457处理和体外Mettl3 siRs，阐明精子源m6A修饰水平升高对多代父体肥胖下调子代睾丸Wt1表达的影响；最后，基于人群病例-对照研究验证精子m6A水平与体质指数存在正向关联，与精液质量存在负向关联。总之，多代父体肥胖通过下调Wt1 mRNA表达，逐渐升高子代精子发生障碍易感性，且METTL3介导的精子m6A修饰参与父体肥胖引起子代睾丸Wt1 mRNA稳定性降低。该研究结果为筛选父体不良因素暴露损害子代精子发生的表观遗传标志物提供实验证据，也为今后制定父源性不育症的早期防治策略提供重要参考。据WHO报道，不孕不育已成为继心血管疾病和肿瘤之后威胁人类健康的第三大疾病。国内外多项大样本调查发现，一般人群中男性不育症患病率高达9.0%~25.0%。已知，精子质量是评价男性生育能力的重要标志。然而，在过去45年间（1973至2018），全球男性精子质量下降已超过62.0%。肥胖是精子质量下降的重要危险因素，但过去研究更多关注当代肥胖对精子质量的影响。健康与疾病的父系起源（POHaD）理论认为，父体暴露不良因素导致成年后代慢性疾病的发生和发展。已有研究发现，父体肥胖损害子代睾丸生精小管结构，减少附睾精子数量。但是，多代父体肥胖对子代精子发生障碍易感性的影响及其机制尚不清楚。N6 -甲基腺苷（N6 -methyladenosine，m6A）是真核生物RNA上最为常见的修饰，其主要发生在RRACH（R=G/A；H=U/A/C）基序中，调节RNA剪接、降解、稳定性和翻译等转录后过程。在哺乳动物中，m6A修饰由RNA甲基化酶和去甲基化酶动态调控，甲基化酶主要包括METTL3、METTL14和WTAP等，去甲基化酶主要包括ALKBH5和FTO等。另外，m6A修饰转录本通过阅读蛋白影响RNA命运。众多研究结果表明，m6A修饰动态平衡在调控睾丸发育和精子发生过程中起关键作用。我们之前研究证明，高脂饮食显著升高小鼠睾丸m6A修饰水平。然而，多代父体肥胖对子代睾丸m6A修饰水平的影响知之甚少。众所周知，在父系获得性表型传递过程中，精子扮演着不可或缺的作用。前期研究发现，精子表观遗传修饰如非编码RNA、组蛋白修饰、DNA甲基化和RNA甲基化等，参与父系获得性疾病的代际传递。也有研究表明，从胚胎期至成年期，小鼠睾丸m6A修饰水平持续升高。但是，父代精子m6A修饰改变是否持续影响到子代睾丸，进而介导多代父体肥胖升高子代精子发生障碍易感性仍需进一步探讨。为了解决以上问题，研究通过动物实验、细胞研究以及人群调查相结合思路阐明多代父体肥胖对子代精子发生障碍易感性的影响及其m6A修饰机制。首先，建立多代父体高脂饮食小鼠模型，用于研究子代对镉（一种常见生殖毒性诱导剂）诱导精子发生障碍易感性的影响。结果发现，多代父体高脂饮食逐渐降低子代小鼠生育能力，并加重镉降低子代小鼠精子数量和精子活力。随着父体高脂饮食代数增加，子代小鼠睾丸成熟期生精小管数量以及睾丸生殖细胞标志物表达水平也逐渐减少。以上结果提示，多代父体肥胖升高子代小鼠精子发生障碍易感性。多代父体肥胖升高子代精子发生障碍易感性（Credit: Nature Communications）为了进一步探讨多代父体肥胖升高子代精子发生障碍易感性的原因，对子代睾丸进行RNA测序。结果提示，多代父体高脂饮食诱发的子代睾丸差异表达基因与视黄醇代谢过程有关。随着父体高脂饮食代数增加，子代睾丸视黄酸（RA）以及视黄酸合成酶Aldh1a1/2/3水平逐渐降低。通过ChEA3数据库预测视黄酸合成酶上游转录因子发现，WT1评分最高。随后研究结果显示，多代父体高脂饮食逐渐加重镉下调子代睾丸Wt1表达。此外，WT1过表达显著逆转父代高脂饮食减少子代精子数量，恢复父代高脂饮食降低子代睾丸RA水平和ALDH1A1蛋白表达水平。因此，上述结果表明多代父体肥胖通过抑制Wt1介导的视黄酸合成，逐渐升高子代睾丸精子发生障碍易感性。为了确定Wt1 mRNA下调机制，该研究进行m6A-mRNA&lncRNA表观转录组芯片及相关实验。结果发现，多代父体高脂饮食逐渐加重镉升高子代睾丸甲基化酶METTL3表达和Wt1 m6A修饰水平，加重镉下调子代睾丸阅读蛋白IGF2BP1表达。Mettl3 siR明显逆转镉升高支持细胞Wt1 m6A修饰水平，缓解镉降低支持细胞Wt1 mRNA和蛋白水平。Igf2bp1 siR显著加重镉升高支持细胞Wt1 mRNA降解率。荧光素酶报告基因结果显示，镉通过甲基化Wt1 site1位点下调其mRNA表达。IGF2BP1-RIP实验证实，镉暴露降低支持细胞IGF2BP1与Wt1 mRNA的结合能力。上述结果表明，多代父体肥胖以m6A依赖方式逐渐加重镉降低子代小鼠睾丸Wt1 mRNA稳定性。模式图（Credit: Nature Communications）该研究还发现，随着父体高脂饮食代数增加，精子Mettl3表达水平和m6A修饰水平逐渐升高。为了进一步探究精子m6A修饰水平降低在父代高脂饮食抑制子代睾丸WT1表达和精子发生中的作用，给予F0代雄鼠METTL3活性抑制剂STM2457处理。结果显示，STM2457处理缓解父代高脂饮食降低子代小鼠精子数量，逆转父代高脂饮食下调子代睾丸WT1表达，恢复父代高脂饮食升高子代睾丸Wt1 site1 m6A修饰水平和METTL3蛋白表达水平。STM2457处理也显著减弱高脂饮食增加精子m6A修饰水平和Mettl3 mRNA表达水平。最后，在人群病例-对照研究中也发现超重/肥胖患者精子m6A水平升高且精子浓度降低。所以，多代父体肥胖通过增加METTL3介导的精子m6A水平，逐渐加重镉诱导子代睾丸Wt1下调和精子发生障碍。原文链接https://www.nature.com/articles/s41467-024-45675-4责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”End往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文Science最新发布：全世界最前沿的125个科学问题热文Nature | 2024年值得关注的七项技术热文Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文Nature | 癌症与神经系统的致命舞蹈

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Sophia 导读： EB 病毒相关性胃癌 （EBVaGC） 被认为是 GC 的一种独特分子亚型，约占所有 GC 病例的 9%。临床上，发现EBVaGC患者的淋巴结转移频率明显低于未感染者，预后更好。RNA N6-甲基腺苷 （m6A） 修饰在调节各种癌症类型的肿瘤进展中具有不可或缺的作用。然而，其对EBVaGC的影响尚不清楚。 近日，中山大学研究学者在期刊《Clinical and Translational Medicine》上发表题为“FTO up-regulation induced by MYC suppresses tumour progression in Epstein‒Barr virus-associated gastric cancer”的研究论文， 研究揭示了FTO-FOS-IGF2BP1/2作为GC转移预测前瞻性生物标志物组合的意义，并从表观遗传学的角度阐明了EBVaGC转移减少的调控机制。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ctm2.1505 研究背景 01 胃癌（GC）是全球第五大常见恶性肿瘤，也是癌症死亡的第四大原因。考虑到GC的组织学异质性，癌症基因组图谱（TCGA），根据分子分类将其分为四个亚型，其中一种不同的分子亚型，即Epstein-u2012Barr病毒相关性胃癌（EBVaGC），因GC细胞中的EBV感染而命名，约占所有GC病例的9%。EBV，也称为人类疱疹病毒，在人群中广泛传播，超过90%的成年人建立终身潜伏感染。EBVaGC 属于潜伏期 I 和潜伏期 II，组成型表达潜伏基因产物，如 EBV 编码的小 RNA （EBER）、EBV 核抗原 1 （EBNA1） 和潜伏膜蛋白 2A （LMP2A）。此外，EBVaGC通常表现出PIK3CA突变、DNA高甲基化、JAK2、PD-L1和PD-L2基因扩增等分子特征，EBVaGC的临床病理特征为男性优势和近端胃易感性。更重要的是，与EBV阴性GC（EBVnGC）患者相比，感染者的淋巴结转移发生率往往显著降低，临床预后良好。因此， 探索EBV感染后GC转移频率降低的潜在机制将为GC治疗提供新的治疗靶点，并可能有利于GC患者的预后预测。 研究进展 02 多项研究表明，EBVnGC的转移潜力明显强于EBVaGC。如上所述，FTO在体外和体内均明显抑制EBVaGC转移，但在EBVnGC细胞中表达较低。值得注意的是，在EBVnGC细胞中，我们发现FTO的异位表达抑制了细胞迁移、侵袭和伤口愈合率（图8A-D），而FTO耗竭后EMT标记基因的蛋白质水平进一步增加（图8E）。此外，FOS敲低有望成功抑制EBVnGC细胞的迁移能力（图8F，G）。总之， 这些数据表明EBVnGC中存在FTO/FOS m6A调控轴，这可能为我们提供潜在的GC治疗和预后靶点。 FTO/FOS m6A 调节轴也存在于 EBVnGC 细胞中 研究结果 03 综上所述， 本研究基于EBVaGC中异常m6A修饰的FTO的肿瘤抑制作用及其下游调控机制，发现FTO-FOS-IGF2BP1/2信号通路以m6A依赖性方式延缓恶性进展。 此外，我们发现MYC在EBV感染的情况下诱导FTO表达，这是EBVaGC中较低的转移率的原因。此外，可以将 FTO-FOS-IGF2BP1/2 轴作为生物标志物扩展到所有 GC 患者，无论其 EBV 感染状态如何，并且检测该生物标志物组合的表达可以预测 GC 患者的预后。然而，我们的研究存在一些局限性。FTO-FOS-IGF2BP1/2-m6A的调控模式是解释EBVaGC转移下降的机制之一，FTO的其他潜在下游靶基因有待进一步验证。总的来说，FTO-FOS-IGF2BP1/2通路为GC患者提供了一种有前途的治疗策略，我们将在未来重点探索（图8H）。 这项工作中基本机制的工作模型。 参考资料： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ctm2.1505 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 北京｜12月19日-20日 ▶第四届单细胞测序技术应用研讨会暨单细胞&空间组学研讨会（日程稍后公布） 点击对应文字 查看详情

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Jerry 导读： 细胞不断感知和响应微环境中的生化和生物力学变化，需要动态代谢适应。ECM硬化是癌症侵袭性的标志，而底物剥离下的生存也与不良预后相关。 近日，北京大学研究人员在权威期刊《Advanced Science》上发表了题为“mTORC1 Mediates Biphasic Mechano-Response to Orchestrate Adhesion-Dependent Cell Growth and Anoikis Resistance”的研究论文，本文中，研究人员报道了一种整合素- gsk3 β- fto - mtor轴，它可以整合刚度感知，以确保刚性底物赋予的生长优势和基质剥离下细胞的抗死亡能力。研究表明，底物硬化可以通过整合素和GSK3β-FTO介导的mRNA m6A修饰激活mTORC1，提高mTOR水平，促进合成代谢。在ECM脱离时抑制这条轴增强了自噬，这反过来又传递了肿瘤细胞对肿瘤的弹性，正如在人乳腺导管原位癌(DCIS)和小鼠恶性腹水中所证明的那样。 总的来说，这些结果强调了细胞代谢的双相机制调节，在诸如纤维化等硬化条件下的肿瘤生长以及癌症转移期间的抗氧化性中具有重要意义。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202307206 研究背景 01 细胞通过整合素结合的黏着斑(FAs)来感知ECM的物理特性，从而影响细胞的迁移、分化和存活。由于组织纤维化和细胞外基质硬化与肿瘤的不良预后相关，因此通过胶原消耗或赖氨酰氧化酶(LOX)抑制来改变细胞外基质刚度，或通过药物改变细胞力学转导已成为有前景的癌症治疗选择。然而，肿瘤细胞也表现出对失巢凋亡(ECM脱离诱导的细胞死亡)的抵抗。 肿瘤细胞如何在坚硬的基质上获得生长优势，同时在基质脱离后抵抗细胞死亡仍然是一个谜。 细胞生长和增殖与细胞合成代谢密切相关。耐氧性也与代谢适应同时发生，可被自噬所阻碍。雷帕霉素复合体1 (mTORC1)的机制靶点是响应细胞内和细胞外信号的代谢调节的中心支柱。它的激活与增强蛋白质翻译和减少自噬有关。mTORC1被招募到溶酶体表面释放其抑制作用。最近的研究表明，溶酶体mTORC1可以被运输到FAs周围并被激活，FAs是连接ECM与细胞内部的基于整合素的机械转导中心。然而，仍然缺乏证据表明基质的物理性质是否可以信号传导到mTORC1通路。 研究进展 02 机械力广泛参与各种生物过程，包括细胞增殖、分化和迁移需要代谢重组。作为合成代谢的主要调节因子，mTORC1一直是细胞生长和肿瘤生存研究的重点，然而，其与机械微环境的关联在很大程度上缺失。 基于整合素的FAs是一种动态蛋白复合物，介导肌动蛋白细胞骨架与ECM的结合，并通过经典的机械转导途径在功能上参与细胞极化、扩散和迁移。最近的证据表明生长因子受体和氨基酸转运蛋白在FA位点的分布。此外，在FA富集的细胞区域也发现了本地化的蛋白质翻译。在机械传感方面，FAs的新作用将被揭示。在这里，研究人员发现mTOR和phos-S6可以通过整合素- fa位点的局部激活来促进细胞增殖和抑制自噬。这种激活依赖于底物感知、细胞收缩以及整合素β1。这些观察一致表明了整合素共轭FAs在调节细胞代谢中的作用。 研究人员鉴定了fto - m6A去甲基化酶之一，它对mTOR mRNA和随后的蛋白丰度的机械调节至关重要。近年来，FTO的翻译后修饰(PTMs)受到越来越多的关注。据报道，150个磷酸化位点显著改变了FTO的亚细胞定位和底物特异性。此外，蛋白激酶Cβ (PKCβ)的磷酸化引导FTO参与泛素介导的蛋白降解。在本研究中，研究人员发现丝氨酸256位点的磷酸化阻碍了FTO的催化活性，但不影响其亚细胞定位或蛋白丰度，表明PTMs通过多种方式影响FTO。不同硬度下FTO活性改变的一种可能性是，磷酸化通过先前报道的Ca2+结合增强来修饰FTO活性。另一种可能是磷酸化状态通过影响FTO的寡聚化来改变其活性，然而，由于FTO结构的复杂性和技术的局限性，确定二聚化对FTO催化活性的确切影响并不容易。 本研究揭示了mTORC1通路的机械激活可能在硬度促进细胞生长和抗失巢凋亡方面发挥双重作用。增加的基底刚度或细胞张力增强了mTORC1的激活，维持细胞增殖和合成代谢。而ECM脱离则使mTORC1信号失活，并通过提高自噬促进细胞存活。 肿瘤细胞如何利用这一机制在力学-微环境的变化中前行，以及这一通路如何有助于靶向治疗，有待未来的研究。 底物刚性通过mTORC1途径调节自噬 研究结论 03 综上，研究人员发现了mTORC1途径在坚硬基质或底物脱离时的机械调节现象和潜在机制。研究结果表明，肿瘤细胞利用细胞代谢的双相机械调节来协调细胞在坚硬基质上的生长和在底物脱离时的抵抗。靶向整合素- gsk3 β- fto - mtor轴可能揭示癌症的双重打击策略。 参考资料： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202307206 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 北京｜12月19日-20日 ▶第四届单细胞测序技术应用研讨会暨单细胞&空间组学研讨会（日程稍后公布） 点击对应文字 查看详情