NAT10 介导的 KLF9 mRNA 的 N4- 乙酰胞苷修饰促进脂肪生成：肥胖防治新靶点的发现

《Cell Death & Differentiation》：NAT10-mediated N4-acetylcytidine modification in KLF9 mRNA promotes adipogenesis

为探究 NAT10 与脂肪生成及肥胖的关系，研究人员发现 NAT10 促进脂肪生成，或为肥胖防治提供新靶点。

　　在当今社会，肥胖问题日益严峻，它就像一颗隐藏在健康背后的 “定时炸弹”，常常引发如糖尿病、冠心病和高血压等危及生命的疾病，严重威胁着人类的健康。肥胖的根源在于脂肪生成过程出现异常，这个过程就像是一场失控的 “细胞狂欢”，脂肪细胞疯狂增殖和肥大，导致脂肪堆积越来越多。

在分子生物学的微观世界里，mRNA 的转录后修饰是调控各种生物过程的关键环节，其中 N⁶- 腺苷甲基化（m⁶A）、N¹- 腺苷甲基化（m¹A）和胞嘧啶羟化（m⁵C）等修饰已被广泛研究。然而，N⁴- 乙酰胞苷（ac⁴C）修饰在 mRNA 中的作用却一直是个未解之谜，尤其是它在脂肪生成和肥胖发生过程中的角色，几乎无人涉足。

中南大学湘雅三医院的研究人员为了揭开这层神秘的面纱，开展了一项深入的研究。他们发现，N - 乙酰基转移酶 10（NAT10）在肥胖个体和高脂饮食小鼠的脂肪组织中显著上调，这一发现就像是在黑暗中点亮了一盏明灯，为后续的研究指明了方向。进一步研究表明，NAT10 通过对 Krüppel 样因子 9（KLF9）mRNA 进行 ac⁴C 修饰，增强了 KLF9 mRNA 的稳定性，进而激活了 CCAAT 增强子结合蛋白 α/β- 过氧化物酶体增殖物激活受体 γ（CEBPA/B-PPARG）通路，促进了脂肪生成。此外，研究还发现，特异性 NAT10 抑制剂 Remodelin 能够通过抑制 KLF9 mRNA 的 ac⁴C 修饰，显著降低体重、减小脂肪细胞大小和抑制脂肪组织扩张。这一系列的研究成果发表在《Cell Death & Differentiation》杂志上，为肥胖的预防和治疗提供了全新的思路和潜在的治疗靶点。

研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。他们收集了人类和小鼠的多种组织样本，包括肥胖患者和正常个体的皮下脂肪组织（SATs）、内脏脂肪组织（VATs），以及不同饮食条件下小鼠的腹股沟白色脂肪组织（iWATs）、附睾白色脂肪组织（eWATs）等。同时，采用了 acRIP-seq 和 RNA-seq 技术筛选 NAT10 的靶基因，通过双荧光素酶报告基因实验验证 NAT10 与 KLF9 的结合，还利用 RNA 稳定性实验探究 KLF9 mRNA 的稳定性变化。

在研究结果方面，首先发现 NAT10 在肥胖患者和高脂饮食小鼠的脂肪组织中表达上调。研究人员收集不同组织样本检测发现，hNAT10 和 mNAT10 在人体和小鼠的多种组织中广泛表达，且在肥胖患者的 SATs 和 VATs 中，hNAT10 的 mRNA 和蛋白表达水平均高于正常个体；在高脂饮食小鼠的 eWATs 和 iWATs 中，mNAT10 表达也显著上调，并且随着高脂饮食时间延长，mNAT10 表达逐渐增加。同时，在 hADSCs 和 3T3-L1 细胞脂肪生成过程中，NAT10 以及脂肪生成标记物的表达和细胞内甘油三酯（TG）含量也逐渐增加。

其次，研究证实 mRNA ac⁴C 修饰在脂肪生成过程中增加。通过免疫印迹和斑点印迹实验发现，肥胖患者 SATs 和 VATs 中的 mRNA ac⁴C 修饰水平显著高于正常体重患者；高脂饮食小鼠的 eWATs 和 iWATs 中，mRNA ac⁴C 修饰也明显增加，且在 iWATs 中随着高脂饮食时间延长而增强；在体外培养的 hADSCs 和 3T3-L1 细胞脂肪生成过程中，mRNA ac⁴C 修饰同样逐渐上升。

然后，研究表明 NAT10 促进脂肪生成。对 hADSCs 和 3T3-L1 细胞进行 NAT10 过表达或沉默处理后发现，过表达 NAT10 可显著加速 hADSCs 脂肪生成，沉默 NAT10 则强烈抑制其脂肪生成。同时，NAT10 过表达或沉默会使细胞培养基中的游离脂肪酸（FFA）浓度、细胞内 FFA 和 TG 含量相应增加或减少，脂肪生成相关蛋白 CEBPA、FABP4 和 PPARG 的表达也会发生改变，但棕色脂肪组织（BATs）的标记物 UCP1、HSL 和 ATGL 的表达不受影响。在 3T3-L1 细胞中也得到了类似的结果，且 mRNA ac⁴C 修饰水平会随着 NAT10 表达的变化而改变。

接着，研究确定 NAT10 在脂肪生成中介导 mRNA ac⁴C 修饰。对 3T3-L1 细胞进行 siRNA 干扰后，利用 acRIP-seq 和 RNA-seq 筛选可能的靶基因。结果显示，在 acRIP-seq 中检测到大量差异 ac⁴C 峰，主要分布在 3’-UTR、编码序列（CDS）和 5’-UTR；RNA-seq 检测到大量差异表达基因（DEGs），这些基因在脂肪细胞分化、脂质代谢调节等过程中显著富集。通过分析，发现有 30 个基因在 acRIP-seq 中呈现低乙酰化，在 RNA-seq 中表达下调，这表明 NAT10 介导的 mRNA ac⁴C 修饰在脂肪生成中发挥重要作用。

随后，研究揭示 NAT10 介导 KLF9 mRNA ac⁴C 修饰调节脂肪生成。通过筛选发现 mKLF9 可能是 NAT10 的靶基因，acRIP-PCR 验证了 mNAT10 或 hNAT10 可对 mKLF9 或 hKLF9 mRNA 进行 ac⁴C 修饰。研究还发现，hKLF9 和 mKLF9 在肥胖个体和高脂饮食小鼠的脂肪组织中表达上调，且在脂肪生成过程中逐渐增加。进一步实验表明，NAT10 通过调节 mKLF9 mRNA 的稳定性，进而调控 CEBPA/B-PPARG 通路，促进脂肪生成。双荧光素酶报告基因实验证实 NAT10 可与 mKLF9 的 3 个基序和 hKLF9 的 1 个基序结合。

最后，研究发现 Remodelin 通过抑制 KLF9 mRNA ac⁴C 修饰抑制脂肪生成。在 3T3-L1 细胞实验中，Remodelin 以剂量依赖的方式抑制脂肪生成，降低细胞内 FFA 和 TG 含量，且不影响细胞活力。在体内实验中，给小鼠灌胃 Remodelin 后，其体重、iWATs 和 eWATs 的大小和重量均显著降低，脂肪细胞变小，同时 mKLF9 mRNA ac⁴C 修饰水平下降，相关蛋白表达受到抑制。

在研究结论和讨论部分，研究人员指出，NAT10 通过促进 KLF9 mRNA 的 ac⁴C 修饰，增强其稳定性，激活 CEBPA/B-PPARG 通路，从而促进脂肪生成。这一发现揭示了 mRNA ac⁴C 修饰在脂肪生成中的重要作用，为深入理解肥胖的发生机制提供了新的视角。此外，Remodelin 作为一种潜在的治疗肥胖的小分子抑制剂，展现出了良好的应用前景。然而，目前对于 mRNA ac⁴C 修饰的研究还处于起步阶段，其在 5’-UTR 的修饰机制以及对 mRNA 和蛋白表达的影响仍有待进一步探索。未来，有望通过深入研究，为肥胖的防治提供更有效的策略和方法。