METTL1介導RNA m7G甲基化在急性腎臟炎癥中的致病機制及治療潛力
大家好，這里是專注表觀組學十余年，領跑多組學科研服務的易基因。
近日，安徽醫(yī)科大學藥學科學學院謝帥帥等為第一作者、孟曉明教授等為通訊作者，在國際腎臟病領域頂級期刊《Kidney International》發(fā)表題為“The m7G methyltransferase METTL1 promotes acute kidney inflammation by disrupting mitochondrial function”科研成果。研究通過表觀轉錄組測序（MeRIP-seq）和轉錄組測序（RNA-seq）等揭示了RNA修飾N7-甲基鳥苷（m7G）及其甲基轉移酶樣蛋白1（METTL1）在急性腎損傷（AKI）中的核心致病機制。
研究首先發(fā)現(xiàn)AKI患者及小鼠模型的腎小管上皮細胞（TECs）中METTL1表達和m7G修飾水平顯著上調，且受轉錄因子CREB1調控。接著，通過構建腎小管節(jié)段特異性METTL1條件性敲除小鼠并利用多組學測序和功能驗證，證實METTL1缺失可顯著減輕順鉑、缺血/再灌注（I/R）及盲腸結扎穿孔（CLP）三種AKI模型的腎臟損傷和炎癥反應�？傊�，研究整合RNA測序（RNA-seq）與m7G甲基化測序（m7G MeRIP-seq）技術，揭示METTL1通過m7G修飾穩(wěn)定轉錄因子TEAD2的mRNA，進而抑制線粒體脂肪酸β-氧化關鍵酶ACADM轉錄，導致線粒體功能障礙并加劇腎臟炎癥。
研究不僅闡明了“METTL1/TEAD2/ACADM”致病軸，還基于此開發(fā)了兩種靶向干預策略：tFNA-siMettl1納米遞送系統(tǒng)和METTL1小分子抑制劑AZD1080，驗證了靶向METTL1的治療潛力，為AKI的臨床干預提供了新的分子靶點和轉化策略。
英文標題：The m7G methyltransferase METTL1 promotes acute kidney inflammation by disrupting mitochondrial function
中文標題：m7G甲基轉移酶METTL1通過破壞線粒體功能促進急性腎臟炎癥
發(fā)表時間：2025年12月15日
發(fā)表期刊：Kidney International
影響因子：IF12.6/Q1
技術平臺：m7G MeRIP-seq、RNA-seq
作者單位：安徽醫(yī)科大學
DOI：10.1016/J.Kint.2025.11.010
易小結
本研究系統(tǒng)闡明METTL1介導的m7G修飾在急性腎臟炎癥中的病理生理作用，并轉化為可操作的臨床干預方案，實現(xiàn)從基礎機制到轉化醫(yī)學完整研究鏈。
該研究利用m7G MeRIP-seq實現(xiàn)轉錄組范圍內m7G修飾位點精準定位，為解析RNA修飾調控網絡提供關鍵技術支撐。未來可應用于各類炎癥性疾病、代謝性疾病及腫瘤的表觀轉錄組研究，助力發(fā)現(xiàn)疾病特異性RNA修飾標志物及治療靶點，推動精準醫(yī)學發(fā)展。
研究方法
（1） 樣本及模型
（1）METTL1在AKI患者和小鼠的腎小管上皮細胞中表達上調
本研究首先在臨床和動物樣本中確定了METTL1與AKI的相關性。Dot blot結果顯示，在順鉑、缺血/再灌注（I/R）和盲腸結扎穿孔（CLP）誘導的多種AKI小鼠模型中，腎臟組織的整體m7G修飾水平顯著升高（圖1a）。同時，METTL1及其輔因子WDR4蛋白和mRNA表達在AKI小鼠腎組織中同樣顯著上調（圖1b-c）。通過免疫熒光共定位分析，發(fā)現(xiàn)METTL1升高主要富集于受損的腎小管上皮細胞（圖1d）。這一現(xiàn)象在AKI患者的腎活檢組織中也得到證實（圖1e）。在體外實驗中，經順鉑、缺氧/復氧（H/R）或脂多糖（LPS）刺激的人腎小管上皮細胞（HK2）或人原代TECs，同樣觀察到m7G水平及METTL1/WDR4表達增加（圖1f-i）。此外，通過多數據庫預測和實驗驗證，發(fā)現(xiàn)轉錄因子CREB1在損傷條件下結合至METTL1基因啟動子區(qū)域，進而促進其轉錄上調（圖1j-m）。上述研究結果奠定了METTL1作為AKI潛在關鍵調控分子的基礎。
（2）METTL1促進小鼠腎臟及培養(yǎng)細胞的腎損傷和炎癥反應
為明確METTL1功能，研究者構建了基因敲除小鼠模型。全身性Mettl1純合敲除導致胚胎致死，而雜合敲除（Mettl1+/-）能部分緩解AKI。為在目標細胞中更精確研究，研究者構建了腎小管上皮細胞特異性敲除小鼠：利用Ggt-Cre和Cdh16-Cre分別敲除近端小管和遠端小管/集合管中的Mettl1（圖2a、k）。在順鉑誘導的AKI模型中，與對照組（Mettl1flox/flox）相比，兩種特異性敲除小鼠的腎臟m7G修飾水平、血清肌酐和尿素氮均顯著降低，腎小管損傷（PAS染色）和細胞凋亡（TUNEL染色）顯著減輕，巨噬細胞浸潤減少，炎癥標志物p-P65和KIM-1表達下調（圖2d-h、m-o）。在I/R和CLP模型中，Mettl1敲除也表現(xiàn)出類似腎臟保護作用（圖2i-j）。
研究進一步在HK2細胞中進行功能獲得和功能缺失驗證體外實驗。METTL1敲低可抑制順鉑誘導的m7G水平升高、NF-κB活化（p-P65）及炎癥因子（TNF-α, CCL2, IL-1β）表達，而過表達METTL1則加劇這些損傷表型（圖3b-i）。類似結果在H/R和LPS刺激模型以及小鼠原代TECs中得到重復驗證（圖3k-n）。Co-IP實驗進一步表明，METTL1促損傷作用與其和WDR4的互作增強相關（圖3j）。上述研究結果驗證了METTL1在腎小管上皮細胞中是AKI的致病因子。
（3）METTL1通過介導內部m7G修飾穩(wěn)定TEAD2 mRNA
為闡明METTL1促進急性腎臟炎癥的分子機制，研究者對順鉑刺激的對照和METTL1敲低的HK2細胞進行了m7G MeRIP-seq和RNA-seq（圖4a）。m7G MeRIP-seq分析鑒定出1115個低甲基化和945個高甲基化peaks，這些peaks主要富集在mRNA的編碼區(qū)（CDS）鄰近起始密碼子和終止密碼子附近，并存在GA-rich motif（圖4b-d）。通路富集分析顯示，METTL1調控的m7G修飾基因與炎癥通路密切相關（圖4e）。通過整合分析，篩選出64個在METTL1敲低后同時出現(xiàn)m7G修飾降低和mRNA表達下調基因（圖4f）。經過進一步功能篩選，鑒定出轉錄因子TEAD2為METTL1的關鍵下游靶標。
m7G MeRIP-seq圖譜和MeRIP-qPCR驗證均顯示，在順鉑或H/R刺激下，TEAD2 mRNA上的m7G修飾顯著增加，而METTL1敲低則特異性降低這些修飾（圖4g-i）。雙熒光素酶報告實驗證明，METTL1對TEAD2表達的調控依賴于其mRNA上的特定m7G修飾位點（圖4j）。進一步機制研究表明，METTL1敲低縮短TEAD2 mRNA半衰期（圖4l）。先前研究表明內部m7G結合蛋白Quaking（QKI）與TEAD2 mRNA結合，且QKI敲低會降低TEAD2的穩(wěn)定性和表達（圖4m-o）。因此，上述研究結果揭示METTL1通過催化TEAD2 mRNA的內部m7G修飾，經由QKI依賴性方式增強其穩(wěn)定性，從而上調TEAD2蛋白水平。
(b) m7G MeRIP-seq鑒定出的差異甲基化基因火山圖。
(c) m7G peaks在轉錄本上的分布Metagene圖。
(d) m7G peaks富集的序列motifs。
(e) METTL1介導的m7G修飾基因的KEGG通路富集分析。
(f) 低甲基化與下調基因之間的重疊分析熱圖。
(g) TEAD2 mRNA內部m7G甲基化位點可視化圖。
(h-i) MeRIP-qPCR分析順鉑和缺氧/復氧處理的HK2細胞TEAD2 mRNA的m7G修飾水平。
(j) METTL1敲低的順鉑處理HK2細胞，對野生型和突變型TEAD2報告基因進行雙熒光素酶報告基因檢測。
(k) Western blot分析METTL1敲低和TEAD2過表達的順鉑處理HK2細胞的TEAD2和p-P65蛋白水平。
(l) 在METTL1敲低的順鉑處理HK2細胞中，進行TEAD2 mRNA的RNA衰減實驗。
(m) 在順鉑處理的HK2細胞中，通過RIP實驗評估QKI與TEAD2 mRNA的結合。
(n) 在QKI敲低的順鉑處理HK2細胞中，通過實時定量PCR分析TEAD2 mRNA水平。
(o) 在QKI敲低的順鉑處理HK2細胞中，進行TEAD2 mRNA的RNA衰減實驗。
（4）TEAD2沉默減輕METTL1介導的腎損傷和炎癥
為驗證TEAD2作為METTL1下游效應分子的功能，研究者進行一系列功能驗證實驗。免疫熒光顯示，在AKI小鼠的受損腎小管中，TEAD2表達在TECs核內顯著上調（圖5a）。在HK2細胞中敲低TEAD2能有效抑制順鉑或H/R誘導的NF-κB活化和炎癥因子表達（圖5b-c）。
在體內實驗中，通過腎盂注射攜帶Ksp-cadherin啟動子驅動的Tead2 shRNA的AAV9病毒，實現(xiàn)腎小管特異性Tead2敲低，可顯著改善順鉑誘導的AKI小鼠的腎功能、組織損傷和炎癥反應（圖5d-h）。RIP實驗證實順鉑誘導的AKI小鼠中QKI蛋白與Tead2 mRNA互作（圖5i）。最重要的功能挽救實驗顯示，在Mettl1flox/floxGgt-Cre小鼠中恢復TEAD2表達可逆轉Mettl1缺失對順鉑誘導AKI的腎臟保護作用，重新加重腎損傷和炎癥（圖5j-l）。證實TEAD2是METTL1下游的關鍵效應分子。
（5）TEAD2介導的ACADM抑制損害線粒體功能
既往研究報道TEAD2在腫瘤中作為代謝酶的轉錄抑制因子，研究者深入探索TEAD2如何導致線粒體功能障礙。通過生物信息學預測和ChIP-qPCR驗證，發(fā)現(xiàn)TEAD2能直接結合到中鏈�；o酶A脫氫酶（ACADM）基因的啟動子區(qū)域（圖6a）。ACADM是線粒體脂肪酸β-氧化（FAO）的關鍵限速酶。雙熒光素酶報告實驗進一步確定TEAD2結合的具體序列，并證實TEAD2過表達會抑制ACADM的啟動子活性（圖6b）。在AKI模型中，ACADM表達被抑制，而Mettl1敲除可恢復其表達，這種恢復效應可被TEAD2過表達所抵消（圖6c-d）。
具體而言，METTL1敲低能改善順鉑刺激的HK2細胞的線粒體耗氧率（OCR）、膜電位，并緩解線粒體碎片化，而TEAD2過表達則逆轉了這些保護效應（圖6e-h）。在動物模型中，Mettl1敲除小鼠的腎臟表現(xiàn)出更高的ATP水平、mtDNA拷貝數、線粒體生物發(fā)生標志物TFAM，更完整的線粒體超微結構，以及脂質堆積減少（圖6i-l）。上述研究結果闡明了“METTL1上調→EAD2 mRNA穩(wěn)定→TEAD2蛋白增加→抑制ACADM轉錄→FAO受損→線粒體功能障礙→促進炎癥”的致病軸。
（6）Mettl1敲低對腎臟炎癥的保護作用
基于上述機制，研究團隊開發(fā)了兩種干預策略。
tFNA-siMettl1納米遞送系統(tǒng)：研究團隊利用具有良好生物相容性和組織穿透性的四面體框架核酸（tFNA）作為載體，裝載靶向Mettl1的siRNA，構建了tFNA-siMettl1復合體。體內成像顯示該復合體能高效靶向蓄積于腎臟。在順鉑或CLP誘導的AKI小鼠模型中，預防性給予tFNA-siMettl1，能有效降低腎臟m7G水平、METTL1和TEAD2表達，恢復ACADM水平，從而顯著改善腎功能、減輕組織病理損傷、抑制炎癥，并保護線粒體結構。上述結果證明基于核酸納米技術的基因治療策略在AKI中的可行性。
METTL1小分子抑制劑AZD1080：研究團隊同步探索了小分子藥物干預策略。通過計算機虛擬篩選和細胞活力實驗，鑒定出AZD1080作為一種新型METTL1抑制劑。分子對接和結合實驗證實其與METTL1直接互作。在細胞模型中，AZD1080能以劑量依賴方式抑制損傷誘導的m7G水平升高、NF-κB活化和炎癥。在動物模型中，無論是預防性給藥（在AKI誘導前）還是治療性給藥（在AKI誘導后），AZD1080都能劑量依賴性降低m7G修飾，改善腎功能和腎臟病理，下調TEAD2并上調ACADM，且未觀察到明顯器官毒性。這為開發(fā)靶向METTL1的口服小分子藥物提供了先導化合物和概念驗證。
結論和啟示
本研究通過MeRIP-seq、RNA-seq分子機制探索及體內外驗證實驗綜合揭示了腎小管上皮細胞中METTL1是急性腎炎癥的關鍵致病因子。METTL1通過介導TEAD2 mRNA的內部m7G修飾增強其穩(wěn)定性，進而抑制ACADM依賴性脂肪酸氧化，導致線粒體功能障礙并加劇炎癥反應。此外，靶向METTL1/TEAD2/ACADM軸（tFNA-siRNA納米遞送/小分子抑制劑AZD1080），均能有效緩解腎臟驗證。
m7G MeRIP-seq在本研究中的重要作用
m7G MeRIP-seq通過特異性抗m7G抗體免疫沉淀結合高通量測序，首次在AKI細胞模型中系統(tǒng)鑒定了1115個低甲基化和945個高甲基化peaks，明確了m7G修飾在編碼序列（CDS）區(qū)域的分布特征及GA-rich motif的富集規(guī)律，為后續(xù)靶基因篩選提供了大數據基礎。并通過整合RNA-seq多組學數據篩選出TEAD2作為METTL1的關鍵下游靶點，為機制驗證提供特異性位點信息。
參考文獻：Xie SS, Dong YH, Gao J, Li W, Xu L, Wang JN, Yu JT, Hou C, Li C, Gao YY, Dong ZH, Ma WX, Hou R, Sun S, Ji ML, He RB, Suo XG, Ni WJ, Wen JG, Jin J, Yang Q, Cai H, Meng XM. The m7G methyltransferase METTL1 promotes acute kidney inflammation by disrupting mitochondrial function. Kidney Int. 2025 Dec 15. doi: 10.1016/j.kint.2025.11.010.
近日，安徽醫(yī)科大學藥學科學學院謝帥帥等為第一作者、孟曉明教授等為通訊作者，在國際腎臟病領域頂級期刊《Kidney International》發(fā)表題為“The m7G methyltransferase METTL1 promotes acute kidney inflammation by disrupting mitochondrial function”科研成果。研究通過表觀轉錄組測序（MeRIP-seq）和轉錄組測序（RNA-seq）等揭示了RNA修飾N7-甲基鳥苷（m7G）及其甲基轉移酶樣蛋白1（METTL1）在急性腎損傷（AKI）中的核心致病機制。
研究首先發(fā)現(xiàn)AKI患者及小鼠模型的腎小管上皮細胞（TECs）中METTL1表達和m7G修飾水平顯著上調，且受轉錄因子CREB1調控。接著，通過構建腎小管節(jié)段特異性METTL1條件性敲除小鼠并利用多組學測序和功能驗證，證實METTL1缺失可顯著減輕順鉑、缺血/再灌注（I/R）及盲腸結扎穿孔（CLP）三種AKI模型的腎臟損傷和炎癥反應�？傊�，研究整合RNA測序（RNA-seq）與m7G甲基化測序（m7G MeRIP-seq）技術，揭示METTL1通過m7G修飾穩(wěn)定轉錄因子TEAD2的mRNA，進而抑制線粒體脂肪酸β-氧化關鍵酶ACADM轉錄，導致線粒體功能障礙并加劇腎臟炎癥。
研究不僅闡明了“METTL1/TEAD2/ACADM”致病軸，還基于此開發(fā)了兩種靶向干預策略：tFNA-siMettl1納米遞送系統(tǒng)和METTL1小分子抑制劑AZD1080，驗證了靶向METTL1的治療潛力，為AKI的臨床干預提供了新的分子靶點和轉化策略。
英文標題：The m7G methyltransferase METTL1 promotes acute kidney inflammation by disrupting mitochondrial function
中文標題：m7G甲基轉移酶METTL1通過破壞線粒體功能促進急性腎臟炎癥
發(fā)表時間：2025年12月15日
發(fā)表期刊：Kidney International
影響因子：IF12.6/Q1
技術平臺：m7G MeRIP-seq、RNA-seq
作者單位：安徽醫(yī)科大學
DOI：10.1016/J.Kint.2025.11.010
易小結
本研究系統(tǒng)闡明METTL1介導的m7G修飾在急性腎臟炎癥中的病理生理作用，并轉化為可操作的臨床干預方案，實現(xiàn)從基礎機制到轉化醫(yī)學完整研究鏈。
該研究利用m7G MeRIP-seq實現(xiàn)轉錄組范圍內m7G修飾位點精準定位，為解析RNA修飾調控網絡提供關鍵技術支撐。未來可應用于各類炎癥性疾病、代謝性疾病及腫瘤的表觀轉錄組研究，助力發(fā)現(xiàn)疾病特異性RNA修飾標志物及治療靶點，推動精準醫(yī)學發(fā)展。
研究方法
（1） 樣本及模型
- 臨床樣本及動物模型：收集AKI患者及對照腎組織樣本；構建三種經典的AKI小鼠模型（順鉑誘導、缺血/再灌注、盲腸結扎穿孔致膿毒癥）。
- 基因敲除小鼠模型：構建全身性雜合敲除小鼠（Mettl1+/-）、近端腎小管特異性Mettl1條件性敲除小鼠（Mettl1flox/floxGgt-Cre）、遠端腎小管及集合管特異性Mettl1條件性敲除小鼠（Mettl1flox/floxCdh16-Cre）。
- 損傷模擬：使用人腎小管上皮細胞系（HK2）及原代TECs，應用順鉑、缺氧/復氧（H/R）模擬缺血、脂多糖（LPS）模擬炎癥等刺激模擬AKI損傷。
- 基因操作：METTL1、TEAD2、QKI、CREB1等基因的siRNA敲低及過表達
- 檢測指標：m7G修飾水平（Dot blot）、炎癥因子mRNA水平（qPCR）、蛋白表達（Western blot）、NF-κB活化（p-P65）、細胞凋亡（TUNEL）等
- RNA-seq：分析METTL1敲低后順鉑刺激HK2細胞轉錄組變化，篩選差異表達基因
- m7G MeRIP-seq：對順鉑刺激下對照和METTL1敲低的HK2細胞進行測序，全局性鑒定METTL1依賴的m7G修飾位點與靶基因。
- 綜合分析：結合RNA-seq與m7G MeRIP-seq數據，篩選出同時發(fā)生低甲基化和表達下調的基因，從而鎖定關鍵下游效應分子TEAD2。
- RNA免疫沉淀（RIP）：驗證QKI蛋白與TEAD2 mRNA的結合。
- 染色質免疫沉淀（ChIP）：驗證CREB1與METTL1啟動子的結合。
- mRNA穩(wěn)定性實驗：放線菌素D處理檢測mRNA半衰期。
- 雙熒光素酶報告基因實驗：構建野生型及突變型TEAD2報告基因，驗證m7G修飾位點功能；構建ACADM啟動子報告基因，驗證TEAD2的轉錄抑制功能。
- tFNA-siMettl1納米遞送系統(tǒng)：設計并構建了四面體框架核酸（tFNA）作為載體，遞送靶向Mettl1的siRNA（tFNA-siMettl1），用于體內基因沉默治療。
- METTL1小分子抑制劑AZD1080：通過計算機輔助虛擬篩選化合物庫，結合細胞活力實驗，鑒定出新型METTL1抑制劑AZD1080，并在細胞和動物模型中驗證其療效。
（1）METTL1在AKI患者和小鼠的腎小管上皮細胞中表達上調
本研究首先在臨床和動物樣本中確定了METTL1與AKI的相關性。Dot blot結果顯示，在順鉑、缺血/再灌注（I/R）和盲腸結扎穿孔（CLP）誘導的多種AKI小鼠模型中，腎臟組織的整體m7G修飾水平顯著升高（圖1a）。同時，METTL1及其輔因子WDR4蛋白和mRNA表達在AKI小鼠腎組織中同樣顯著上調（圖1b-c）。通過免疫熒光共定位分析，發(fā)現(xiàn)METTL1升高主要富集于受損的腎小管上皮細胞（圖1d）。這一現(xiàn)象在AKI患者的腎活檢組織中也得到證實（圖1e）。在體外實驗中，經順鉑、缺氧/復氧（H/R）或脂多糖（LPS）刺激的人腎小管上皮細胞（HK2）或人原代TECs，同樣觀察到m7G水平及METTL1/WDR4表達增加（圖1f-i）。此外，通過多數據庫預測和實驗驗證，發(fā)現(xiàn)轉錄因子CREB1在損傷條件下結合至METTL1基因啟動子區(qū)域，進而促進其轉錄上調（圖1j-m）。上述研究結果奠定了METTL1作為AKI潛在關鍵調控分子的基礎。
圖1：在急性腎損傷期間，腎小管上皮細胞中的METTL1表達上調
（2）METTL1促進小鼠腎臟及培養(yǎng)細胞的腎損傷和炎癥反應
為明確METTL1功能，研究者構建了基因敲除小鼠模型。全身性Mettl1純合敲除導致胚胎致死，而雜合敲除（Mettl1+/-）能部分緩解AKI。為在目標細胞中更精確研究，研究者構建了腎小管上皮細胞特異性敲除小鼠：利用Ggt-Cre和Cdh16-Cre分別敲除近端小管和遠端小管/集合管中的Mettl1（圖2a、k）。在順鉑誘導的AKI模型中，與對照組（Mettl1flox/flox）相比，兩種特異性敲除小鼠的腎臟m7G修飾水平、血清肌酐和尿素氮均顯著降低，腎小管損傷（PAS染色）和細胞凋亡（TUNEL染色）顯著減輕，巨噬細胞浸潤減少，炎癥標志物p-P65和KIM-1表達下調（圖2d-h、m-o）。在I/R和CLP模型中，Mettl1敲除也表現(xiàn)出類似腎臟保護作用（圖2i-j）。
研究進一步在HK2細胞中進行功能獲得和功能缺失驗證體外實驗。METTL1敲低可抑制順鉑誘導的m7G水平升高、NF-κB活化（p-P65）及炎癥因子（TNF-α, CCL2, IL-1β）表達，而過表達METTL1則加劇這些損傷表型（圖3b-i）。類似結果在H/R和LPS刺激模型以及小鼠原代TECs中得到重復驗證（圖3k-n）。Co-IP實驗進一步表明，METTL1促損傷作用與其和WDR4的互作增強相關（圖3j）。上述研究結果驗證了METTL1在腎小管上皮細胞中是AKI的致病因子。
圖2：TECs特異性敲除Mettl1可改善順鉑和缺血/再灌注誘導的腎功能障礙、損傷和炎癥
圖3：METTL1在體外實驗中促進細胞損傷和炎癥以響應促炎刺激
（3）METTL1通過介導內部m7G修飾穩(wěn)定TEAD2 mRNA
為闡明METTL1促進急性腎臟炎癥的分子機制，研究者對順鉑刺激的對照和METTL1敲低的HK2細胞進行了m7G MeRIP-seq和RNA-seq（圖4a）。m7G MeRIP-seq分析鑒定出1115個低甲基化和945個高甲基化peaks，這些peaks主要富集在mRNA的編碼區(qū)（CDS）鄰近起始密碼子和終止密碼子附近，并存在GA-rich motif（圖4b-d）。通路富集分析顯示，METTL1調控的m7G修飾基因與炎癥通路密切相關（圖4e）。通過整合分析，篩選出64個在METTL1敲低后同時出現(xiàn)m7G修飾降低和mRNA表達下調基因（圖4f）。經過進一步功能篩選，鑒定出轉錄因子TEAD2為METTL1的關鍵下游靶標。
m7G MeRIP-seq圖譜和MeRIP-qPCR驗證均顯示，在順鉑或H/R刺激下，TEAD2 mRNA上的m7G修飾顯著增加，而METTL1敲低則特異性降低這些修飾（圖4g-i）。雙熒光素酶報告實驗證明，METTL1對TEAD2表達的調控依賴于其mRNA上的特定m7G修飾位點（圖4j）。進一步機制研究表明，METTL1敲低縮短TEAD2 mRNA半衰期（圖4l）。先前研究表明內部m7G結合蛋白Quaking（QKI）與TEAD2 mRNA結合，且QKI敲低會降低TEAD2的穩(wěn)定性和表達（圖4m-o）。因此，上述研究結果揭示METTL1通過催化TEAD2 mRNA的內部m7G修飾，經由QKI依賴性方式增強其穩(wěn)定性，從而上調TEAD2蛋白水平。
圖4：TEAD2作為METTL1介導的m7G甲基化的靶標，其機制依賴于QKI
(a) m7G MeRIP-seq實驗流程示意圖。(b) m7G MeRIP-seq鑒定出的差異甲基化基因火山圖。
(c) m7G peaks在轉錄本上的分布Metagene圖。
(d) m7G peaks富集的序列motifs。
(e) METTL1介導的m7G修飾基因的KEGG通路富集分析。
(f) 低甲基化與下調基因之間的重疊分析熱圖。
(g) TEAD2 mRNA內部m7G甲基化位點可視化圖。
(h-i) MeRIP-qPCR分析順鉑和缺氧/復氧處理的HK2細胞TEAD2 mRNA的m7G修飾水平。
(j) METTL1敲低的順鉑處理HK2細胞，對野生型和突變型TEAD2報告基因進行雙熒光素酶報告基因檢測。
(k) Western blot分析METTL1敲低和TEAD2過表達的順鉑處理HK2細胞的TEAD2和p-P65蛋白水平。
(l) 在METTL1敲低的順鉑處理HK2細胞中，進行TEAD2 mRNA的RNA衰減實驗。
(m) 在順鉑處理的HK2細胞中，通過RIP實驗評估QKI與TEAD2 mRNA的結合。
(n) 在QKI敲低的順鉑處理HK2細胞中，通過實時定量PCR分析TEAD2 mRNA水平。
(o) 在QKI敲低的順鉑處理HK2細胞中，進行TEAD2 mRNA的RNA衰減實驗。
（4）TEAD2沉默減輕METTL1介導的腎損傷和炎癥
為驗證TEAD2作為METTL1下游效應分子的功能，研究者進行一系列功能驗證實驗。免疫熒光顯示，在AKI小鼠的受損腎小管中，TEAD2表達在TECs核內顯著上調（圖5a）。在HK2細胞中敲低TEAD2能有效抑制順鉑或H/R誘導的NF-κB活化和炎癥因子表達（圖5b-c）。
在體內實驗中，通過腎盂注射攜帶Ksp-cadherin啟動子驅動的Tead2 shRNA的AAV9病毒，實現(xiàn)腎小管特異性Tead2敲低，可顯著改善順鉑誘導的AKI小鼠的腎功能、組織損傷和炎癥反應（圖5d-h）。RIP實驗證實順鉑誘導的AKI小鼠中QKI蛋白與Tead2 mRNA互作（圖5i）。最重要的功能挽救實驗顯示，在Mettl1flox/floxGgt-Cre小鼠中恢復TEAD2表達可逆轉Mettl1缺失對順鉑誘導AKI的腎臟保護作用，重新加重腎損傷和炎癥（圖5j-l）。證實TEAD2是METTL1下游的關鍵效應分子。
圖5：TEAD2沉默在體內外減輕腎臟損傷和炎癥。
（5）TEAD2介導的ACADM抑制損害線粒體功能
既往研究報道TEAD2在腫瘤中作為代謝酶的轉錄抑制因子，研究者深入探索TEAD2如何導致線粒體功能障礙。通過生物信息學預測和ChIP-qPCR驗證，發(fā)現(xiàn)TEAD2能直接結合到中鏈�；o酶A脫氫酶（ACADM）基因的啟動子區(qū)域（圖6a）。ACADM是線粒體脂肪酸β-氧化（FAO）的關鍵限速酶。雙熒光素酶報告實驗進一步確定TEAD2結合的具體序列，并證實TEAD2過表達會抑制ACADM的啟動子活性（圖6b）。在AKI模型中，ACADM表達被抑制，而Mettl1敲除可恢復其表達，這種恢復效應可被TEAD2過表達所抵消（圖6c-d）。
具體而言，METTL1敲低能改善順鉑刺激的HK2細胞的線粒體耗氧率（OCR）、膜電位，并緩解線粒體碎片化，而TEAD2過表達則逆轉了這些保護效應（圖6e-h）。在動物模型中，Mettl1敲除小鼠的腎臟表現(xiàn)出更高的ATP水平、mtDNA拷貝數、線粒體生物發(fā)生標志物TFAM，更完整的線粒體超微結構，以及脂質堆積減少（圖6i-l）。上述研究結果闡明了“METTL1上調→EAD2 mRNA穩(wěn)定→TEAD2蛋白增加→抑制ACADM轉錄→FAO受損→線粒體功能障礙→促進炎癥”的致病軸。
圖6：METTL1/TEAD2軸通過抑制ACADM轉錄破壞脂肪酸氧化并促進線粒體功能障礙
（6）Mettl1敲低對腎臟炎癥的保護作用
基于上述機制，研究團隊開發(fā)了兩種干預策略。
tFNA-siMettl1納米遞送系統(tǒng)：研究團隊利用具有良好生物相容性和組織穿透性的四面體框架核酸（tFNA）作為載體，裝載靶向Mettl1的siRNA，構建了tFNA-siMettl1復合體。體內成像顯示該復合體能高效靶向蓄積于腎臟。在順鉑或CLP誘導的AKI小鼠模型中，預防性給予tFNA-siMettl1，能有效降低腎臟m7G水平、METTL1和TEAD2表達，恢復ACADM水平，從而顯著改善腎功能、減輕組織病理損傷、抑制炎癥，并保護線粒體結構。上述結果證明基于核酸納米技術的基因治療策略在AKI中的可行性。
METTL1小分子抑制劑AZD1080：研究團隊同步探索了小分子藥物干預策略。通過計算機虛擬篩選和細胞活力實驗，鑒定出AZD1080作為一種新型METTL1抑制劑。分子對接和結合實驗證實其與METTL1直接互作。在細胞模型中，AZD1080能以劑量依賴方式抑制損傷誘導的m7G水平升高、NF-κB活化和炎癥。在動物模型中，無論是預防性給藥（在AKI誘導前）還是治療性給藥（在AKI誘導后），AZD1080都能劑量依賴性降低m7G修飾，改善腎功能和腎臟病理，下調TEAD2并上調ACADM，且未觀察到明顯器官毒性。這為開發(fā)靶向METTL1的口服小分子藥物提供了先導化合物和概念驗證。
結論和啟示
本研究通過MeRIP-seq、RNA-seq分子機制探索及體內外驗證實驗綜合揭示了腎小管上皮細胞中METTL1是急性腎炎癥的關鍵致病因子。METTL1通過介導TEAD2 mRNA的內部m7G修飾增強其穩(wěn)定性，進而抑制ACADM依賴性脂肪酸氧化，導致線粒體功能障礙并加劇炎癥反應。此外，靶向METTL1/TEAD2/ACADM軸（tFNA-siRNA納米遞送/小分子抑制劑AZD1080），均能有效緩解腎臟驗證。
m7G MeRIP-seq在本研究中的重要作用
m7G MeRIP-seq通過特異性抗m7G抗體免疫沉淀結合高通量測序，首次在AKI細胞模型中系統(tǒng)鑒定了1115個低甲基化和945個高甲基化peaks，明確了m7G修飾在編碼序列（CDS）區(qū)域的分布特征及GA-rich motif的富集規(guī)律，為后續(xù)靶基因篩選提供了大數據基礎。并通過整合RNA-seq多組學數據篩選出TEAD2作為METTL1的關鍵下游靶點，為機制驗證提供特異性位點信息。
參考文獻：Xie SS, Dong YH, Gao J, Li W, Xu L, Wang JN, Yu JT, Hou C, Li C, Gao YY, Dong ZH, Ma WX, Hou R, Sun S, Ji ML, He RB, Suo XG, Ni WJ, Wen JG, Jin J, Yang Q, Cai H, Meng XM. The m7G methyltransferase METTL1 promotes acute kidney inflammation by disrupting mitochondrial function. Kidney Int. 2025 Dec 15. doi: 10.1016/j.kint.2025.11.010.
