RNA甲基化在銀屑病中的研究進(jìn)展

宋建坤 ，蒯仂 ，李秀麗 ，茹意 ，羅楹 ，周蜜 ，李欣 ，李斌

（1．上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院，上海200437；2．同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院，上海200072）

腺嘌呤在N6位的甲基化即N6-甲基腺苷（m6A）是一種豐富的RNA修飾，有高度保守性，廣泛存在于大多數(shù)真核生物物種（從酵母、植物、果蠅到哺乳動(dòng)物）以及病毒mRNA中，在轉(zhuǎn)錄后mRNA的處理和代謝中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用[1]。m6A修飾過程由3種通常稱為“作者”（腺苷甲基轉(zhuǎn)移酶）、“擦除器”（去甲基化酶）和“閱讀器”（m6A結(jié)合蛋白）的蛋白質(zhì)調(diào)控。m6A修飾作為表位轉(zhuǎn)錄標(biāo)記，幾乎可以調(diào)節(jié)RNA轉(zhuǎn)錄本代謝的所有方面，包括剪接、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)、翻譯和輸出[2]。

銀屑病是一種以T淋巴細(xì)胞為主的炎性細(xì)胞浸潤的慢性炎癥性皮膚疾病，以角質(zhì)形成細(xì)胞過度增生為特征。結(jié)合m6A修飾在基因表達(dá)調(diào)控和免疫應(yīng)答中的作用，本文對(duì)m6A修飾和銀屑病發(fā)病機(jī)制之間的聯(lián)系進(jìn)行綜述研究。

1 調(diào)控T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答

銀屑病是一種以T淋巴細(xì)胞為主的炎性細(xì)胞浸潤的慢性炎癥性皮膚疾病。最近Li等[3]研究表明RNA甲基化酶METTL3缺失的幼稚T細(xì)胞Th2細(xì)胞增多，而Th1和Th17細(xì)胞減少。此外，在淋巴減數(shù)過繼轉(zhuǎn)移模型中，缺乏METTL3的幼稚T細(xì)胞無法進(jìn)行穩(wěn)態(tài)擴(kuò)增并保持幼稚狀態(tài)。該研究首次闡明了m6A介導(dǎo)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄物降解在控制T細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和IL-7誘導(dǎo)的分化中發(fā)揮作用。后續(xù)研究中，Tong等[4]發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）特異性缺失m6A甲基化轉(zhuǎn)移酶METTL3的小鼠，在斷奶后會(huì)出現(xiàn)淋巴結(jié)腫大、脾臟腫大、毛發(fā)脫落等嚴(yán)重的自身免疫性疾病，表明m6A mRNA甲基化修飾對(duì)Treg細(xì)胞發(fā)揮抑制性功能至關(guān)重要。

Treg細(xì)胞是效應(yīng)T細(xì)胞的一個(gè)重要亞群。銀屑病病理特征之一為Th1/Th2軸活化及Th17/Treg平衡異常征[5]。在銀屑病患者的皮損處，Treg細(xì)胞功能受損導(dǎo)致Th1和Th17過度活化，引起銀屑病炎癥。Yun等[6]發(fā)現(xiàn)，進(jìn)展期銀屑病患者的皮損中能發(fā)現(xiàn)Foxp3+Treg細(xì)胞數(shù)目降低，提示銀屑病的加重可能與銀屑病皮損處的Foxp3+Treg細(xì)胞數(shù)目減少有關(guān)?；趍6A作為免疫細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和功能的關(guān)鍵調(diào)控因子，及其mRNA甲基化修飾對(duì)Treg細(xì)胞發(fā)揮抑制性功能，筆者推測(cè)其可能通過維持Treg細(xì)胞的抑制性功能，使Th17/Treg細(xì)胞處于平衡狀態(tài)，從而起到緩解銀屑病的作用。

2 非編碼RNA（ncRNA）

ncRNA是指不能翻譯為蛋白的功能性RNA分子，過去一直被視為基因轉(zhuǎn)錄過程中的“垃圾序列”，現(xiàn)在被證實(shí)廣泛參與細(xì)胞生命活動(dòng)和許多人類疾病過程，并在表觀遺傳水平、轉(zhuǎn)錄水平及轉(zhuǎn)錄后水平發(fā)揮重要調(diào)控功能。在ncRNA中，m6A修飾在轉(zhuǎn)錄本的穩(wěn)定性和功能中發(fā)揮作用。銀屑病中大量差異表達(dá)的ncRNA分子在基因水平發(fā)揮了重要的調(diào)控作用。因此，m6A甲基化可能在ncRNA中促進(jìn)轉(zhuǎn)錄本的降解，從而影響銀屑病的進(jìn)程。

2.1 微小核糖核酸（miRNA） miRNA是一類成熟產(chǎn)物長度約為22個(gè)核苷酸的非編碼小RNA，被認(rèn)為是疾病數(shù)量的基因和生物標(biāo)志物的關(guān)鍵調(diào)控因子。自然發(fā)生的miRNA作為細(xì)胞分化、增殖和生存的重要調(diào)節(jié)因子，其異常和改變的miRNA表達(dá)參與調(diào)控細(xì)胞分化增殖及信號(hào)傳導(dǎo)等多途徑，與銀屑病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[7-8]。銀屑病是一種以T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的、以表皮增生、角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖為特征的自身免疫性疾病。miRNA在銀屑病中發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖、細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，以及介導(dǎo)銀屑病的免疫功能障礙。在銀屑病中異常表達(dá)的miRNA主要有miR-125b、miR-31、miR-203、miR-21、miR-146a/b 等。

Chen等[9]發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)miRNA生物發(fā)生酶切子或miRNA的表達(dá)，可以改變單個(gè)mRNA上的整個(gè)細(xì)胞m6A豐度和m6A，證實(shí)了miRNA通過介導(dǎo)METTL3與mRNA的結(jié)合，參與調(diào)控小鼠和人類細(xì)胞中m6A的形成。此外，METTL3的缺失導(dǎo)致多種細(xì)胞類型中成熟miRNA的整體減少，而酶活性較高的METTL3的過表達(dá)足以顯著上調(diào)成熟miRNA的表達(dá)[10]。Zhou等[11]發(fā)現(xiàn)m6Afreq基因在胚胎發(fā)育、有絲分裂細(xì)胞周期、生長和凋亡信號(hào)通路等方面顯著富集，而miRNA也與細(xì)胞的增殖與凋亡有關(guān)。miRNA的異常表達(dá)在銀屑病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。Xu等[12]認(rèn)為miR-125b在介導(dǎo)銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞分化和增殖的同時(shí)，通過抑制成纖維細(xì)胞生長因子受體（FGFR）2，下調(diào)和過表達(dá)抑制角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖和促進(jìn)分化。銀屑病表皮細(xì)胞因子高表達(dá)的轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-β1可以在角質(zhì)形成細(xì)胞中上調(diào)miR-31的表達(dá)，從而激活內(nèi)皮細(xì)胞，吸引白細(xì)胞聚集，抑制炎性介質(zhì)的產(chǎn)生[13]。據(jù)此，筆者推測(cè)m6A修飾過程中的腺苷甲基轉(zhuǎn)移酶的過表達(dá)可能通過上調(diào)miRNA表達(dá)，從而抑制角質(zhì)形成細(xì)胞的異常分化以及細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生，緩解銀屑病的發(fā)生。

2.2 長鏈非偏碼RNA（lncRNA） lncRNA其長度超過200個(gè)核苷酸，不編碼蛋白質(zhì)，主要位于細(xì)胞核內(nèi)。在銀屑病中表達(dá)失衡的lncRNA主要有壓力應(yīng)激誘導(dǎo)的銀屑病易感性相關(guān)RNA基因（PRINS）、lncRNA-MSX2P1 等。Patil等[14]發(fā)現(xiàn)lncRNA X非活性特異性轉(zhuǎn)錄物（XIST）和細(xì)胞mRNA中m6A的形成是由RNA結(jié)合基序蛋白（RBM）15及其旁體RBM15b介導(dǎo)的，后者結(jié)合m6A甲基化復(fù)合物并將其招募到RNA中的特定位點(diǎn)，這導(dǎo)致相鄰m6A共有基序中腺苷核苷酸的甲基化。m6A的結(jié)合蛋白之一，YTHDC1，優(yōu)先結(jié)合XIST上的m6A標(biāo)記物，是XIST賦予人類細(xì)胞轉(zhuǎn)錄沉默的必要條件。

Ahn等[15]通過對(duì)銀屑病患者治療前后和健康對(duì)照者的皮膚樣本進(jìn)行RNA序列分析，利用加權(quán)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析（WGCNA），發(fā)現(xiàn)50%以上的共表達(dá)基因是lncRNA。Qiao等[16]發(fā)現(xiàn)lncRNA-MSX2P1通過抑制miR-6731-5p和激活S100鈣結(jié)合蛋白A7（S100A7，銀屑素），促進(jìn)白細(xì)胞介素（IL）-22刺激的角質(zhì)形成細(xì)胞增殖，從而促進(jìn)銀屑病的發(fā)生，這說明lncRNA在調(diào)節(jié)銀屑病發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。因此，m6A可能通過與lncRNA的XIST結(jié)合，使轉(zhuǎn)錄沉默，緩解銀屑病的發(fā)生。

2.3 環(huán)狀RNA（circRNA） circRNA由選擇性剪接產(chǎn)生，代表一類特殊的ncRNA分子。circRNA在真核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中含量豐富，有組織、行為和疾病特異性，其可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄或剪接，并與RNA結(jié)合蛋白相互作用[17]。最近，Zhou等[18]通過對(duì)m6A位點(diǎn)的全基因組定位，發(fā)現(xiàn)了circRNA中廣泛存在的m6A修飾，結(jié)果表明，circRNA中的m6As與mRNA中的m6A蛋白復(fù)合物有相同的“作者”和“閱讀器”蛋白復(fù)合物，而circRNA中的許多m6A位點(diǎn)與mRNA中的m6A位點(diǎn)存在顯著差異。Qiao等[19]首次使用微陣列對(duì)銀屑病中circRNA表達(dá)譜進(jìn)行了研究，結(jié)果銀屑病病灶hsa_circ_0061012顯著上調(diào)，提示hsa_circ_0061012可能是銀屑病的候選生物標(biāo)志物。因此，m6A可能通過對(duì)circRNA的調(diào)控，直接或間接影響銀屑病。

3 信號(hào)傳導(dǎo)通路

m6A主要在Janus激酶-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（JAK/STAT）通路和Notch通路中發(fā)揮作用，而這2種通路在銀屑病的發(fā)病機(jī)制中也被證實(shí)有重要的作用，現(xiàn)作如下綜述。

3.1 JAK/STAT通路 JAK/STAT信號(hào)通路在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、干細(xì)胞調(diào)控和確定不同生物體的細(xì)胞特性方面起著至關(guān)重要的作用。JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)開始于JAK的激活，通過將生長因子、干擾素（IFN）或IL等配體結(jié)合到特定的跨膜受體，JAK磷酸化相應(yīng)的STAT，活化的STAT將信號(hào)由細(xì)胞膜傳至細(xì)胞核，從而發(fā)揮多種生物學(xué)效應(yīng)[20]。最新研究發(fā)現(xiàn)，m6A甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3通過介導(dǎo)JAK2/STAT3信號(hào)通路，通過YTHDF1/YTHDF2依賴的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，在調(diào)節(jié)多能干細(xì)胞的多能性方面發(fā)揮重要作用[21]。細(xì)胞因子信號(hào)傳導(dǎo)抑制因子（SOCS）蛋白是JAK/STAT信號(hào)通路的關(guān)鍵生理抑制劑，在T細(xì)胞增殖和分化中起重要作用。Madonna等[22]發(fā)現(xiàn)SOCS1與SOCS3在銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞中大量表達(dá)，其與銀屑病皮損區(qū)強(qiáng)烈的不良反應(yīng)密切相關(guān)。Galluzzo等[23]研究表明，托法替尼在JAK蛋白的ATP結(jié)合位點(diǎn)可以起到可逆、競(jìng)爭(zhēng)性的ATP抑制劑的作用，決定其失活，從而阻止下游的STAT蛋白激活，使STAT蛋白不能上調(diào)銀屑病相關(guān)的促炎基因，從而阻斷銀屑病進(jìn)程。m6A通過對(duì)SOCS靶向降解，在JAK/STAT信號(hào)通路中發(fā)揮重要作用，以控制T細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，緩解銀屑病的發(fā)生。

3.2 Notch通路 Notch通路在決定細(xì)胞增殖和分化以及免疫細(xì)胞的發(fā)育和功能中起著重要作用[24]。Lv等[25]利用Cre/LoxP系統(tǒng)生成內(nèi)皮特異性的METTL3敲除小鼠，確定了METTL3介導(dǎo)的m6A修飾在Notch信號(hào)活性中發(fā)揮重要調(diào)控作用，在小鼠最終造血中起到不可或缺的作用。Skarmoutsou等[26]研究表明Notch通路對(duì)表皮細(xì)胞的正常維持和更新至關(guān)重要，而其失調(diào)可能與銀屑病皮膚表型有關(guān)。Abdou等[27]發(fā)現(xiàn)銀屑病皮膚中的Notch1表達(dá)上調(diào)。因此，m6A可能通過調(diào)控Notch信號(hào)活性，維持上皮穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)發(fā)生，減緩銀屑病的進(jìn)程。

4 小結(jié)

m6A作為免疫細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和功能的關(guān)鍵調(diào)控因子，發(fā)揮維持Treg細(xì)胞的抑制性功能。信號(hào)傳導(dǎo)方面主要在JAK/STAT信號(hào)通路、Notch信號(hào)通路發(fā)揮功能，通過對(duì)SOCS靶向降解，控制T細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，抑制炎性反應(yīng)的發(fā)生。同時(shí)，m6A甲基化在非編碼RNA中促進(jìn)轉(zhuǎn)錄本的降解，可能在基因水平上緩解銀屑病的進(jìn)程。然而目前尚缺乏臨床實(shí)驗(yàn)、體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)直接闡明m6A與銀屑病發(fā)病的關(guān)聯(lián)與相關(guān)功能研究，今后針對(duì)性地進(jìn)行銀屑病中m6A修飾的研究，將補(bǔ)充研究者對(duì)銀屑病的認(rèn)識(shí)。