METTL3通过组蛋白乳酸化修饰增强BMP2的m6A甲基化促进黄韧带骨化的机制研究

《Molecular Medicine》：METTL3 regulated by histone lactylation promotes ossification of the ligamentum flavum by enhancing the m6A methylation of BMP2

编辑推荐：黄韧带骨化(OLF)是导致胸椎管狭窄的重要病因，目前缺乏有效防治手段。天津医科大学团队发现组蛋白乳酸化通过上调METTL3表达，促进BMP2的m6A甲基化并被IGF2BP1识别，从而驱动OLF进展。该研究发表于《Molecular Medicine》，为OLF治疗提供了新靶点。

　　胸椎黄韧带骨化(OLF)是一种导致脊髓压迫的退行性疾病，患者常出现下肢麻木、无力等症状。目前手术是唯一有效治疗手段，但其发病机制尚未阐明。近年来，表观遗传修饰在骨代谢疾病中的作用备受关注，其中RNA甲基化修饰(m⁶A)和新型组蛋白修饰乳酸化(H3K18la)可能参与OLF进程，但具体机制尚不清楚。

天津医科大学的研究团队在《Molecular Medicine》发表重要成果，揭示了METTL3介导的m⁶A甲基化在OLF中的关键作用。研究人员通过收集20例OLF患者和18例非OLF患者的黄韧带组织样本，结合体外细胞模型，系统研究了表观遗传调控网络在OLF发生发展中的作用机制。

研究采用多项关键技术：临床样本的m⁶A斑点杂交检测、OLF细胞成骨分化诱导模型、甲基化RNA免疫沉淀(MeRIP)分析BMP2的m⁶A修饰、RNA免疫沉淀(RIP)验证RNA-蛋白相互作用、染色质免疫沉淀(ChIP)检测组蛋白乳酸化修饰、以及双荧光素酶报告基因分析等分子生物学技术。

研究结果部分：

1. "METTL3表达和m⁶A水平在OLF患者中上调"：临床样本分析显示OLF患者m⁶A甲基化水平显著升高，其中METTL3表达增加最为显著。
2. "METTL3敲低抑制OLF细胞的成骨分化"：通过ALP和ARS染色证实，敲低METTL3可显著降低OLF细胞的成骨分化能力，相关标志物(OPN、OCN、Runx2)表达下降。
3. "METTL3敲低抑制BMP2的m⁶A甲基化"：RNA-seq和MeRIP分析发现METTL3通过调控BMP2的m⁶A修饰(特别是第2位点)影响其mRNA稳定性。
4. "IGF2BP1是BMP2的m⁶A修饰阅读器"：通过系统筛选m⁶A阅读器，发现IGF2BP1特异性识别BMP2的m⁶A修饰位点并维持其mRNA稳定性。
5. "组蛋白乳酸化在OLF患者中增强并促进METTL3转录"：临床样本显示H3K18la水平升高，机制研究表明乳酸代谢产物通过组蛋白乳酸化修饰激活METTL3启动子。
6. "抑制组蛋白乳酸化通过下调METTL3抑制成骨分化"：LDHA敲除或2-DG处理可降低METTL3表达和成骨分化，而METTL3过表达可逆转这一效应。

结论与讨论部分：
该研究首次揭示了"组蛋白乳酸化-METTL3-BMP2 m⁶A"轴在OLF发病中的核心作用。研究发现：

1. 代谢重编程产生的乳酸通过组蛋白乳酸化修饰激活METTL3转录；
2. METTL3介导的BMP2 m⁶A甲基化被IGF2BP1识别，增强BMP2/Smad信号通路活性；
3. 靶向LDHA-METTL3-IGF2BP1轴可能成为OLF治疗的新策略。

这项研究的意义在于：

1. 阐明了代谢-表观遗传-成骨分化的级联调控网络；
2. 为开发非手术治疗OLF提供了多个潜在干预靶点；
3. 拓展了对RNA修饰和组蛋白乳酸化在骨代谢疾病中作用的认识；
4. 为其他骨化性疾病的机制研究提供了新思路。

未来研究可进一步探索：不同乳酸化修饰位点在OLF中的特异性作用、METTL3抑制剂在动物模型中的治疗效果、以及临床样本中该通路的表达谱特征等科学问题。