IF14.6 四川大学华西医院曾勇、陈向征团队发现 VIRMA在肝脏再生中发挥关键作用

研究背景

N6-甲基腺苷（m6A）修饰是一种重要的转录后调节机制，也是真核生物中最丰富、最保守的RNA表观遗传修饰。之前的研究表明m6A修饰参与多种组织再生过程，包括肝脏再生。VIRMA是一种具有强大甲基化能力的m6A甲基转移酶。然而，其在肝脏再生中的作用仍然知之甚少。近期，四川大学华西医院曾勇教授、陈向征副研究员团队在Acta Pharmaceutica Sinica B (IF 14.6)上发表文章“VIRMA-mediated SHQ1 m6A modification enhances liver regeneration through an HNRNPA2B1-dependent mechanism”，发现VIRMA通过调节m6A修饰在促进肝脏再生方面发挥着关键作用，为肝脏再生期间的表观遗传调节提供了有价值的见解。

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基因信息

Virma：Vir样m6A甲基转移酶相关蛋白

Shq1：H/ACA核糖核蛋白组装因子

病毒产品

Lv-Virma、Lv-Shq1

质粒产品

Virma质粒、Shq1质粒、Shq1-MUT质粒

感染细胞

AML12细胞

WB实验验证慢病毒介导的VIRMA在AML12细胞过表达

结果展示

1. Virma影响AML12的增殖能力

作者发现ALPPS手术后肝脏再生期间VIRMA升高，ALPPS和CCl4动物模型中VIRMA敲除抑制肝脏再生，表明Virma在肝细胞增生和肝脏再生中的关键作用。之后作者评估了Virma敲低后AML12细胞的增殖能力，CCK-8增殖试验、集落形成试验和EdU标记实验发现Virma敲减显著抑制了AML12细胞的增殖活性。此外，作者使用慢病毒在AML12细胞中稳定过表达Virma，并进一步评估了其增殖能力，发现Virma过表达显著增强AML12细胞的增殖，还对AML12细胞的凋亡过程产生显著影响。流式细胞术分析显示，Virma敲低增加了AML12细胞的细胞死亡率，而Virma的过表达则有效降低了细胞死亡率。这些结果表明Virma不仅在促进AML12细胞的增殖方面发挥着至关重要的作用，而且还对维持细胞生存发挥着保护作用。

图1. VIRMA促进AML12细胞的增殖

2. SHQ1是VIRMA m6A修饰的下游靶点

鉴于VIRMA是m6A甲基转移酶复合物的重要组成部分，作者进一步探索了VIRMA在促进肝脏再生方面的下游靶点。MeRIPseq发现Virma缺失主要影响肝脏再生过程中的DNA重组、细胞周期和细胞群繁殖等过程，并在此基础上确定了Virma的19个潜在下游靶基因，其中Shq1和Adck2在ALPPS手术后上调，在Virma敲除后下降。为了识别Virma潜在的直接下游基因，作者进行了RIP实验，并观察到被VIRMA抗体拉下的产物中Shq1 mRNA显著富集，但Adck2 mRNA没有显著富集。蛋白印记实验显示Virma-KO小鼠中SHQ1蛋白表达水平显著降低，且体外实验表明敲低VIRMA会降低AML12细胞中SHQ1蛋白表达水平，但过表达VIRMA会增加SHQ1水平。此外Virma敲除导致Shq1 mRNA的稳定性降低，而Virma过表达增强了Shq1 mRNA的稳定性，这些数据表明，VIRMA充当SHQ1的上游调节因子，通过稳定SHQ1的mRNA来调节SHQ1的表达。双荧光素酶报告实验表明Virma对Shq1表达的调节取决于m6A修饰。进一步研究发现SHQ1通过AKT激活依赖性机制促进细胞增生，而VIRMA的丧失通过抑制SHQ1表达来抑制细胞增殖。

图2. SHQ1是VIRMA m6A修饰的下游靶点

3. VIRMA通过增强SHQ1表达促进肝脏再生

为了确认SHQ1是否是VIRMA在体内促进肝脏再生的主要因素，作者评估了SHQ1的引入是否可以挽救Virma敲除对肝脏再生的有害影响。发现过表达Shq1的小鼠中，Virma敲除引起的肝脏再生率降低显著逆转。此外SHQ1的过表达有效逆转了Virma敲除导致的肝脏功能的血清标志物（包括ALT、AST和TBIL）升高。肝再生标志物Ki67、BrdU和p-H3S10的免疫组织化学分析表明，SHQ1的过表达有效逆转了Virma敲除引起的这些标志物的减少。HE染色进一步证明SHQ1过表达有效地恢复了有丝分裂活性。总体而言，本研究发现在肝脏再生过程中，VIRMA通过促进其m6A修饰来上调SHQ1的表达。在这一机制中，HNRNPA2B1作为能够识别和结合m6A修饰的Shq1 mRNA的“阅读器”，进一步增强了Shq1 mRNA的稳定性，导致SHQ1蛋白表达水平增加。这些结果表明SHQ1表达的上调激活了PI3K/AKT信号途径，这对于促进肝脏再生至关重要。

图3. VIRMA通过增强SHQ1表达促进肝脏再生

实验结论

本研究发现ALPPS手术和急性损伤后，m6A修饰与补偿性肝再生之间密切相关。在肝脏再生的早期阶段，肝脏中VIRMA表达的增加与肝细胞增生增加和细胞周期进程加速相关。在机制上VIRMA的缺失导致Shq1 mRNA的m6A修饰减少，导致其mRNA稳定性降低，随后SHQ1表达下调。此外，SHQ1的下调会抑制PI3K/AKT途径，从而抑制肝细胞增生并阻碍肝脏再生。这些发现揭示了VIRMA的新生物学功能，并为肝再生的潜在干预策略提供了新的见解。