Модификация мРНК N6-метиладенозином при ишемико-реперфузионном повреждении сетчатки у мышей.

Метилирование ДНК традиционно рассматривается как стабильная эпигенетическая модификация. Однако все больше данных свидетельствует о том, что окислительный и генотоксический стресс могут вызывать изменения метилирования в специфических локусах, которые модифицируют транскрипционные ответы. Вклад такой динамической регуляции в экспрессию сердечных генов при ишемии/реперфузии миокарда (ИРИ) остается до конца непонятным. Это исследование проверило, связаны ли изменения метилирования в области промотора с ремоделированием коннексина 43 (Cx43) при ИРИ. Самцам мышей C57BL/6 был проведен глобальный гипотермический I/R с использованием модели сердца, перфузируемого по Лангендорфу, с предварительной обработкой или без нее с помощью ингибитора ДНК-метилтрансферазы 5-азацитидина (5-Аза, 3 мкг/г массы тела, в/к). Метилирование промотора было проанализировано с помощью BSP и MSP, в то время как обогащение Dnmt1 было оценено с помощью иммуноосаждения хроматина. Экспрессия и локализация Cx43 были изучены с помощью qRT-PCR, вестерн-блоттинга и иммуннофлуоресценции, а также электрофизиологических и гистологических анализов. ИРИ была ассоциирована с повышением уровня Dnmt1 и его обогащением в ядре, что сопровождалось изменениями метилирования в выбранных CpG сайтах в исследуемой области промотора и транскрипционной репрессией. Эти изменения совпали со снижением экспрессии Cx43, изменением субклеточной локализации, нарушением электрической проводимости и повышенной предрасположенностью к аритмиям. Предварительная обработка 5-Аза частично ослабила метилирование промотора и сохранила экспрессию и локализацию Cx43 в процессе последующей ИРИ. Эти результаты поддерживают связь между обогащением Dnmt1, изменением метилирования CpG промотора и ремоделированием Cx43 при реперфузионном стрессе, что предполагает, что метилирование, связанное с эпигенетической регуляцией, может участвовать в транскрипционных реакциях Gja1 при ИРИ. Необходимы дальнейшие временные и геноспецифические валидации, чтобы установить кинетику и причинную специфичность этого пути.

Сезонный грипп вызывает значительную заболеваемость и смертность, причем вирусы гриппа A и B являются причиной большинства госпитализаций и случаев смерти, связанных с гриппом. Вакцинация остается ключевой стратегией профилактики гриппа; однако современные вакцины против сезонного гриппа, основанные на традиционных платформах, обеспечивают непостоянную защиту. Вакцины на основе мРНК могут предложить несколько ключевых преимуществ по сравнению с другими вакцинами, включая гибкость в оптимизации экспрессии антигенов для повышения иммуногенности без необходимости в адъювантах. mRNA-1010 является экспериментальным кандидатом на вакцину против сезонного гриппа, который кодирует гемагглютинины (ГАГ) из вирусов гриппа, рекомендованных ВОЗ. В этом рандомизированном исследовании фазы 2 оценивались безопасность, реактивность и иммуногенность трех составов вакцины mRNA-1010 у здоровых взрослых в возрасте от 18 до 49 лет в США (NCT05868382). Подходящие участники были случайным образом назначены для получения однократной дозы одного из составов mRNA-1010 на нескольких уровнях доз. Основной целью была безопасность и реактивность составов кандидатов на вакцину mRNA-1010 по отношению к вакцинно-совместимым штаммам; вторичные и исследовательские цели включали гуморальную и клеточную иммуногенность в оценочных временных точках соответственно. Двести семьдесят участников получили вакцинацию в рамках исследования с мая по декабрь 2023 года. Все составы вакцины mRNA-1010 хорошо переносились, и никаких проблем с безопасностью не было выявлено; все составы вызывали специфические гуморальные и клеточные иммунные ответы на все оцененные штаммы гриппа, при этом оптимизированные составы демонстрировали более высокие иммунные ответы на штаммы гриппа B по сравнению с оригинальным составом mRNA-1010. Эти результаты, вместе с данными других клинических исследований mRNA-1010, поддерживают продолжение оценки mRNA-1010 для повышения защиты от сезонного гриппа.

Модификации РНК стали основными регуляторами контроля трансляции при раке. В отличие от транскрипционных перестроек, которые разворачиваются в течение часов, зависящее от модификаций перекрытие трансляции позволяет быстро адаптировать протеом к неблагоприятному микросреде опухоли с дефицитом питательных веществ, гипоксией и иммунологическим давлением. Тем не менее, большинство существующих обзоров структурируют механизмы эпитранскриптомики по типу модификаций или признакам рака, что затрудняет понимание механистической логики, по которой химические метки коллективно изменяют трансляционный аппарат. Этот обзор принимает ориентированный на трансляцию подход, исследуя, как наиболее распространенные модификации на мРНК, тРНК и рРНК регулируют каждую стадию синтеза белка в злокачественных клетках. Мы рассматриваем инструменты эпитранскриптомики, включая химические структуры модификаций, ферментные «писатели», «читатели» и «стиратели», а также технологии детекции, включая секвенирование РНК с использованием нанопор. Затем мы проследим, как модификации контролируют инициацию (циркуляция мРНК под управлением м6A, кап-зависимая трансляция eIF3 и eIF4G2, переключение капы на IRES под управлением 2'-O-метилирования рРНК), элонгацию (остановка рибосом, вызванная м6A, связанная с распадом мРНК, трансляция с уклоном в кодоны с участием тРНК mcm5s2U, набор фактора элонгации, зависящий от YTHDF1) и терминацию (чтение стоп-кодона через псевдоуридинизирование, избегание NMD). Критически важно отметить, что модификации мРНК, тРНК и рРНК не действуют изолированно, а формируют интегрированные сети. Например, м6A на мРНК и tRNA mcm5s2U действуют на противоположных сторонах одной и той же регуляторной оси, что имеет прямые последствия для разработки терапии. Мы оцениваем растущий портфель лекарств, начиная от ингибитора METTL3 STC-15, который сейчас находится на испытаниях 1b/2 фазы, и PROTAC для нацеливания на METTL3, до ингибиторов FTO и ADAR1, и утверждаем, что стратегии комбинированного лечения, основанные на биологии, нацеливающиеся на несколько осей модификаций, будут необходимы для обеспечения долговременного клинического ответа.

Появляющиеся данные свидетельствуют о том, что желчные кислоты, традиционно признанные за их роль в пищеварении, также влияют на функции мозга и память. Данное исследование изучало влияние двух вторичных желчных кислот, полученных из микробиоты, дезоксихолевой кислоты (DCA) и гликодезоксихолевой кислоты (GDCA), на память у мышей и связанные молекулярные механизмы. Самцы и самки мышей ежедневно получали пероральное введение DCA, GDCA или контролируемого вещества, и оценивалась пространственная рабочая и референсная память (в тесте Y-лабиринте) и память на распознавание (в тесте на распознавание нового объекта). После тестирования оценивалось выражение генов и активность сигнальных путей в лобной коре и гиппокампе. Введение GDCA после 10 дней нарушало память на распознавание, в то время как прием DCA в течение 12 дней ухудшал пространственную референсную память. Ни одна из желчных кислот, вводившихся в течение 5 дней, не повлияла на пространственную рабочую память. GDCA снизила уровень мРНК субъединиц NMDA-рецепторов (GluN1, GluN2A) и мРНК фактора нейротрофического происхождения головного мозга (BDNF) и ослабила сигнальную активность CREB в лобной коре, что соответствует наблюдаемому дефициту памяти на распознавание. GDCA не изменяла количество транскриптов, кодирующих рецепторы желчных кислот (FXR или TGR5), или их соответствующий уровень белка. В отличие от этого, DCA модифицировала мРНК и белки FXR и TGR5 по регионально специфическому принципу и снижала сигнальную активность CREB в гиппокампе, вероятно, способствуя дефициту пространственной памяти. В лобной коре DCA увеличивала фосфорилирование GluA1 и снижала экспрессию IL-1β и IL-6, что могло помочь сохранить память на распознавание. Исследование метагеномики фекальных образцов не выявило значительных микробиологических отличий, хотя тонкие, незначительные функциональные изменения генов указывали на ранние адаптации. Эти данные показывают, что DCA и GDCA оказывают различные эффекты на когнитивные функции, специфичные к рецепторам и регионам, идентифицируя желчные кислоты как модификаторы коммуникации между микробиомом, кишечником и мозгом.

Настоящее исследование направлено на изучение участия трансляционного фактора T-box 15 (TBX15) в иммунном уклонении клеток рака желудка (РЖ), а также молекулярных путей, регулирующих TBX15 как вверх, так и вниз по схемам регуляции. Были собраны образцы тканей РЖ и параканцерозных тканей для подтверждения экспрессии TBX15, матриксной металлопротеиназы 14 (MMP14) и метилтрансферазы-подобной 3 (METTL3) с использованием обратной транскрипционной количественной ПЦР и западного блоттинга. Создана система совместной культуры клеток РЖ, связанных с опухолевыми макрофагами (TAMs), и клеток CD8T из мышей с карциномой преджелудка (MFC). TBX15, MMP14 и METTL3 были высокоэкспрессированы в тканях РЖ. Проведены анализы Каплана-Мейера, и высокая экспрессия предсказывала плохой прогноз для пациентов с РЖ. Заглушение способствовало апоптозу клеток РЖ и ингибировало развитие опухолей, а также активность пролиферации, миграции и инвазии. TBX15 связывался с промотором с использованием ChIP-qPCR. Перепрограммирование смягчало уменьшение, вызванное заглушением. METTL3 нацеливает мРНК и регулирует уровень м6A. TBX15 ассоциирован с инфильтрацией макрофагов и клеток CD8T. В системе совместной культуры клеток РЖ-TAM и клеток MFC-CD8T перепрограммирование смягчало снижение M2 поляризации и активацию противоопухолевой активности клеток CD8T, вызванное заглушением. Однако перепрограммирование приводило к снижению поляризации макрофагов M1 и активности клеток CD8T, вызванных заглушением. Эти данные предполагают, что TBX15, связанный с плохим прогнозом у пациентов с РЖ, способствует иммунному уклонению в клетках РЖ. TBX15, регулируемый метилированием м6A, нацеливал промотор MMP14, тем самым регулируя экспрессию MMP14. Сигнальная ось METTL3/TBX15/MMP14 была вовлечена в развитие клеток РЖ, поляризацию макрофагов M2 и активацию противоопухолевой активности клеток CD8T. Эти результаты предоставляют фундаментальную экспериментальную основу для рассмотрения TBX15 как потенциальной терапевтической мишени для РЖ.

Прогрессирование рака простаты к запущенной стадии сопровождается значительной перестройкой метаболизма, но механизмы, регулирующие этот процесс, остаются неполно определенными. В этой работе мы показали, что метилтрансфераза рРНК METTL5 постепенно повышалась в ходе прогрессирования рака простаты и была ассоциирована с низкой выживаемостью пациентов. Механистически, METTL5 катализирует модификацию N6-метиладенозина (m6A) в A1832 18S рРНК, что усиливает общий трансляционный выход и способствует пролиферации клеток рака простаты в vitro и росту опухоли в vivo. Интегративные транскриптомные и протеомные анализы дополнительно показали, что зависимая от METTL5 модификация рРНК предпочитала увеличение трансляции мРНК, содержащих мотив GCACGN(2-4)CC в их 5' некодирующих регионах. Среди этих мишеней транскрипционный фактор IRF7 был избирательно повышен и непосредственно индуцировал транскрипцию DNA2. DNA2, митохондриальная нуклеаза, необходимая для поддержания митохондриальной ДНК, сохраняет способность окислительного фосфорилирования в клетках рака простаты. Нарушение оси METTL5/IRF7/DNA2 привело к митохондриальной дисфункции, увеличению реактивных форм кислорода и компенсаторной митофагии, в конечном итоге подавляя рост опухоли. Примечательно, что ни выражение IRF7, ни METTL5 не спасали от дефектов роста, вызванных истощением DNA2, что поддерживает иерархическую организацию этого пути с DNA2 как необходимым нижним эффектором. Наконец, терапевтическое ингибирование METTL5 с использованием заблокированных нуклеиновых кислот значительно подавило рост рака простаты in vivo без явной системной токсичности, подчеркивая трансляционный потенциал. В целом, наши результаты раскрывают незамеченный механизм, связывающий модификацию рРНК с митохондриальным гомеостазом через избирательный трансляционный контроль, предоставляя новые идеи о метаболической регуляции и выявляя уязвимости, которые можно использовать в лечении запущенного рака простаты.