复旦大学IF10+的一区研究：多个热点结合如何做出新意？收下这份国自然申请的新方案！

相信大家不难发现，多个热点结合是当前研究做出新意的突破方向。本期我们分享的 研究 就 涉及到三个 “ 科研热点 ” ：组蛋白乳酸化修饰、 RNA 的 m6A 修饰以及细胞的铁死亡，这三个科研热点都是相对经典的主题了，近年的国自然项目如下：

组蛋白乳酸化

• 树突状细胞中 STK40 通过糖酵解介导 组蛋白乳酸化 调控哮喘发生的机制研究

• 基于 CD4+Treg 组蛋白乳酸化 修饰探究黄芩汤克服结直肠癌免疫治疗抵抗的作用机制

• 组蛋白乳酸化 激活 ac4C 乙酰化促进葡萄膜黑色素瘤发展的作用机制研究

• 肿瘤代谢产物 L-2-HG 调控 LDHA 乙酰化影响 组蛋白乳酸化 修饰促进肾透明细胞癌免疫逃逸的机制研究

• 组蛋白乳酸化 修饰驱动 METTL3 参与镉诱导膀胱上皮细胞恶性转化的机制研究

m6A 修饰

• METTL3 介导 PRSS22 的 m6A 甲基化修饰 调控巨噬细胞 M2 极化促进乳腺癌转移的作用机制

• METTL3 介导 ECFCs 外泌体中 miR-194 的 m6A 甲基化 促进牵张成骨的机制研究

• METTL3 介导 JunD m6A 甲基化 参与脂毒性损伤胰岛 β 细胞功能的作用及机制研究

• VIRMA 介导 TRIM39 的 m6A 甲基化修饰 促进胃癌侵袭与淋巴转移的分子机制研究

• 温郁金及莪术二酮类活性成分作用于 m6A 阅读蛋白 hnRNPA2B1 维持心肌铁代谢平衡抗心肌缺血再灌注损伤分子机制

铁死亡

• 糖肾微宁方通过 SIRT3/HIF-1α 通路抑制肾小管上皮细胞 铁死亡 治疗糖尿病肾病的机制研究

• 基于 ALDH2 探索解毒活血法防治心肌缺血再灌注后心肌细胞 铁死亡 的机制

• 内皮细胞外泌体来源功能肽 EDEP1 通过 SLC47A1 调节脂质重塑并抑制 铁死亡 在缺血再灌注心肌损伤中的机制研究 Cav1/Nrf2/Hmox1 通路调节糖尿病心脏微血管内皮细胞 铁死亡 减轻心肌缺血再灌注损伤的机制研究

• 基于神经血管单元探讨杜仲刺蒺藜组分药对调控 NTF3-GPX4 信号轴抑制 铁死亡 预防高血压缺血性脑卒中的机制研

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该研究探讨了 乳酸调控的组蛋白乳酰化如何通过调控 METTL3 介导的 m6A 修饰影响脓毒症相关的急性肺损伤（ acute lung injury ， ALI ）中的铁死亡过程 。乳酸作为一种损伤因子，通过促进组蛋白 H3K18la 在 METTL3 启动子位点的结合，提高了 m6A 修饰水平，进一步通过 YTHDC1 依赖的通路影响 ACSL4 的稳定性，从而促进了线粒体相关的铁死亡。

研究团队如何围绕研究主题探索作用信号轴？

团队首先抑制 GPR81 信号通路，发现该通路的阻断可以抑制乳酸诱导的 METTL3 上调，进而影响铁死亡信号，提示 GPR81 信号在乳酸诱导的铁死亡中发挥作用。随后，进一步探索 METTL3 的上游信号，验证了乳酸通过 GPR81 信号调控 METTL3 表达的过程。此外，团队还通过多种实验手段包括 RNA 测序、 siRNA 转染技术、斑点印记、免疫印迹实验、免疫共沉淀技术等全面探究了 METTL3 在 ACSL4 稳定性及铁死亡过程中的调控作用。

问题 1 乳酸与脓毒症相关急性肺损伤之间有什么关联？乳酸如何影响铁死亡过程？

研究团队发现， ALI 患者 外周血炎症 因子水平明显升高，血清乳酸水平与血浆炎症因子浓度呈正相关。模拟临床脓毒症的盲肠结扎和穿刺 (CLP) 小鼠模型实验结果表明， CLP 组小鼠多器官出现炎症浸润，肺组织出现明显炎性渗出和组织水肿；用 2-DG 或草氨酸治疗的 CLP 组小鼠全身炎症减轻。上述结果提示： 抑制乳酸可有效改善脓毒症小鼠的全身炎症，减轻脓毒症相关肺损伤。

进一步的， RNA-seq 结果与 GESA 分析 显示， CLP 小鼠肺组织中与铁死亡相关的基因显著富集。 RT-qPCR 、免疫印迹和免疫组织化学分析 结果显示， CLP 小鼠肺组织中 GPX4 显著下调， ACSL4 显著上调。乳酸会增加细胞内的 亚铁离子和 ROS 水平， 应用乳酸生成抑制剂 2-DG 和草氨酸钠时， CLP 组小鼠肺组织中亚铁离子浓度的上调受到抑制。 透射电子显微镜（ TEM ） 结果显示， CLP 后小鼠肺组织中的线粒体出现了明显的铁死亡特征性改变，表现为线粒体萎缩、嵴变小， 乳酸抑制剂 可以保护线粒体。 综上所述，乳酸能够在体外诱导细胞发生铁死亡。

图 2 肺脓毒血症中，乳酸诱发铁死亡

蛋白印迹显示 CLP 小鼠肺组织中 泛赖氨酸乳酸化 (pan-Kla) 水平增加，组蛋白乳酸化显著上调。研究结果显示 CLP 小鼠肺中 p300 （赖氨酸乙酰化酶，可催化乳酰基从乳酰辅酶 A 转移到组蛋白）和 CREB 结合蛋白 (CBP) 表达增加， 乳酸通过 p300/CBP 依赖机制诱导肺泡上皮细胞乳酸化增加 。

问题 2 m6A 修饰与脓毒症肺损伤之间关联 ： METTL3 介导的 m6A 修饰调控铁死亡的机制是什么？

使用 斑点印迹法 和 比色 ELISA 定量小鼠肺组织 m6A 甲基化 RNA 水平，结果显示脓毒症小鼠肺组织中 m6A 显著上调； RNA-seq 分析 显示 m6A 修饰在脓毒症肺损伤发展中的重要作用。

敲低 METTL3 后， m6A 修饰被抑制，表明 METTL3 是乳酸介导的 m6A 修饰的关键调控因子 。 RT-qPCR 与免疫印迹 分析显示乳酸促进 ACSL4 表达， Me-RIP qPCR 分析表明乳酸上调 ACSL4 的 m6A 修饰；敲低 METTL3/YTHDC1 后，乳酸诱导的 ACSL4 上调得到恢复， GPX4 蛋白 表达下调被逆转，乳酸引起的细胞活力抑制被减弱。

这些发现揭示 METTL3 通过 YTHDC1 依赖性通路促进 ACSL4 的 m6A 修饰、稳定 ACSL4 ，从而加剧乳酸诱导的肺上皮细胞铁死亡。

图 4 乳酸 /H3K18la 轴上调 METTL3 并增加 m6A 修饰

问题 3 GPR81 信号通路如何调控 METTL3 表达及铁死亡过程？

GPR81 信号传导激活 METTL3 、促进 ACSL4 表达增加，诱导 ROS 积累，促进细胞铁死亡；下调 GPR81 时，乳酸诱导的 METTL3 激活和铁死亡过程受到抑制。

研究亮点

1. 揭示了乳酸通过组蛋白乳酰化调控 METTL3 在脓毒症相关急性肺损伤中诱导铁死亡的全新分子机制。

2. 提出并验证了 GPR81/ 乳酰化 -METTL3-YTHDC1-ACSL4 信号轴作为治疗脓毒症相关肺损伤的潜在靶点。

3. 确立了乳酸在病理生理过程中作为信号分子和代谢物的双重作用，并探讨了其在炎症及细胞死亡中的具体功能。