METTL14は胸大動脈瘤中の平滑筋細胞におけるフェロトーシスをACSL4のm6A修飾を安定化することによって促進する

免疫学 医学 循環器系 生命科学 細胞生物学
フェロトーシス 胸大動脈瘤 平滑筋細胞 METTL14 ACSL4 m6A修飾

Mettl14はACSL4のm6A修飾を安定化することにより、胸大動脈瘤における平滑筋細胞のフェロトーシスを促進

学術的背景

胸大動脈瘤（Thoracic Aortic Aneurysm, TAA）は、大動脈破裂や急性解離を引き起こす可能性のある重篤な血管疾患であり、非常に高い死亡率を伴います。現在、TAAの主な治療法は手術による修復ですが、手術には大きなリスクが伴い、TAAの発症メカニズムはまだ完全には解明されていません。TAAの発症は、血管平滑筋細胞（Vascular Smooth Muscle Cells, VSMCs）の喪失、細胞外基質（Extracellular Matrix, ECM）の分解、および慢性炎症と密接に関連しています。近年、フェロトーシス（Ferroptosis）という新しいタイプの細胞死が多くの疾患で重要な役割を果たしていることが明らかになりましたが、TAAにおけるその具体的な制御メカニズムはまだ不明です。したがって、本研究では、Mettl14がm6A修飾を介してACSL4 mRNAの安定性を制御し、VSMCsのフェロトーシスに影響を与え、最終的にTAAの進行を促進する仕組みを探ることを目指しました。

論文の出典

本論文は、Wenjun Wang、Jiayi Chen、Songqing Lai、Ruiyuan Zeng、Ming Fang、Li Wan、およびYiying Liによって共同執筆されました。著者らはそれぞれ、南昌大学江西医学院第一附属病院循環器外科、南昌大学第一臨床医学部、南昌大学江西医学院第一附属病院高新分院救急科、および南昌大学江西医学院第一附属病院出生前診断センターに所属しています。この論文は2024年12月14日に『American Journal of Physiology-Cell Physiology』誌で初めて公開され、DOIは10.1152/ajpcell.00577.2024です。

研究の流れ

1. TAAマウスモデルの作成とフェロトーシスの検出

研究ではまず、血管緊張素II（Angiotensin II, Ang II）を注射することでTAAマウスモデルを作成し、フェロトーシス阻害剤であるLiproxstatin-1を使用して治療を行いました。実験は3つのグループに分けられました：生理食塩水群、Ang II群、そしてAng II + Liproxstatin-1群です。超音波を使用してマウスの胸大動脈の最大径を測定し、病理学的損傷を評価しました。結果として、Ang IIは胸大動脈の最大径を顕著に増加させ、大動脈壁の肥厚、中膜の肥大、弾性繊維の断裂を引き起こしましたが、Liproxstatin-1はこれらの病理的変化を部分的に逆転させました。

2. VSMCsにおけるフェロトーシスの誘導とMettl14の発現

研究ではさらに、体外で培養されたヒト大動脈平滑筋細胞（Human Aortic Smooth Muscle Cells, HASMCs）において、フェロトーシス活性化剤（Imidazole Ketone Erastin, IKE）を使用してフェロトーシスを誘導し、Mettl14の発現を検出しました。その結果、IKEはHASMCsにおけるm6A修飾レベルとMettl14の発現を顕著に増加させることがわかりました。

3. Mettl14によるACSL4 mRNAの安定性の制御

バイオインフォマティクス予測と実験的検証を通じて、ACSL4 mRNAにm6A修飾部位が存在し、Mettl14とIGF2BP2がACSL4 mRNAに直接結合することが明らかになりました。Mettl14またはIGF2BP2をノックダウンすると、ACSL4 mRNAの安定性が顕著に低下し、フェロトーシスも抑制されました。

4. Mettl14のノックダウンがTAAの進行に与える影響

研究では、アデノ随伴ウイルス（Adeno-Associated Viruses, AAVs）を用いてMettl14の発現をノックダウンし、Mettl14のノックダウンがAng IIによって誘導される胸大動脈の最大径の増加を顕著に減少させ、病理的損傷を改善することを見出しました。さらに、Mettl14のノックダウンは胸大動脈組織中のMDAおよびFe2+レベルを低下させ、GSHレベルを増加させ、GPX4およびSLC7A11の発現を上昇させるとともに、ACSL4の発現を低下させました。

5. ACSL4の過剰発現がMettl14のノックダウンに与える影響

最後に、HASMCsにおいてACSL4を過剰発現させたところ、ACSL4の過剰発現がMettl14のノックダウンによるフェロトーシスの抑制効果を部分的に逆転させることがわかり、これによりMettl14がACSL4の発現を制御することによってフェロトーシスを促進するメカニズムがさらに確認されました。

主な結果

  1. TAAマウスモデルにおけるフェロトーシスレベルの上昇：Ang IIは胸大動脈の最大径を顕著に増加させ、VSMCsのフェロトーシスレベルを上昇させましたが、Liproxstatin-1はこれらの変化を部分的に逆転させました。
  2. TAAにおけるMettl14の上昇：Mettl14はTAAマウスモデルおよびIKEによって誘導されたHASMCsにおいて顕著に上昇し、m6A修飾レベルも増加していました。
  3. Mettl14によるACSL4 mRNAの安定性の制御：Mettl14はm6A修飾を介してACSL4 mRNAの安定性を維持し、IGF2BP2がその修飾を認識して安定性を高め、フェロトーシスを促進します。
  4. Mettl14のノックダウンによるTAA進行の抑制：Mettl14のノックダウンは、Ang IIによって誘導される胸大動脈の最大径の増加を顕著に減少させ、病理的損傷を改善し、同時にフェロトーシスを抑制しました。
  5. ACSL4の過剰発現によるMettl14ノックダウンの影響の逆転：ACSL4の過剰発現は、Mettl14のノックダウンによるフェロトーシスの抑制効果を部分的に逆転させ、これによりMettl14がACSL4の発現を制御してフェロトーシスを促進するメカニズムがさらに確認されました。

結論と意義

本研究は、Mettl14がm6A修飾を介してACSL4 mRNAの安定性を制御し、VSMCsのフェロトーシスを促進し、最終的にTAAの進行を促進することを初めて明らかにしました。この発見は、TAAの発症メカニズムに新たな分子基盤を提供するだけでなく、フェロトーシスを標的とした治療戦略を開発するための潜在的な治療標的を提示します。Mettl14またはACSL4の発現を抑制することで、TAAの進行を効果的に遅らせることができ、TAA治療に新しい視点を提供します。

研究のハイライト

  1. 重要な発見：Mettl14はm6A修飾を介してACSL4 mRNAの安定性を制御し、VSMCsのフェロトーシスを促進し、TAAの進行を促進します。
  2. 新規な研究方法：研究では、バイオインフォマティクス予測、RNA免疫沈降（RIP）、およびRNAプルダウン実験など、複数の技術を組み合わせて、Mettl14とACSL4 mRNAの相互作用を体系的に検証しました。
  3. 潜在的な応用価値：Mettl14とACSL4はTAA治療の潜在的な標的となり、新しい治療薬の開発に理論的基盤を提供します。

その他の有益な情報

本研究では、研究結論の信頼性を支持する詳細な実験データと図表が提供されています。さらに、著者らは関連データセットを公開しており、他の研究者がさらなる分析と検証を行うことができます。