近年来,RNA表观转录修饰是研究热门领域之一,N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosion,m6A)是哺乳动物mRNA上丰度最高的一种表观转录修饰方式,由甲基转移酶、去甲基化酶和其结合蛋白共同调节。通过影响mRNA的代谢参与了多种生理与病理的调控。如果m6A修饰出现异常,可能导致肿瘤和神经退行性病变等疾病的发生。迄今为止的研究表明RNAm6A去甲基化酶ALKBH5在中枢神经系统、生殖系统发挥着重要的生理调控功能,同时也与乳腺癌、胰腺癌、结肠癌等多种肿瘤的进展过程密切相关。本课题组主要关注RNA m6A甲基化在脑肿瘤与神经退行性病变过程中的功能与机制研究,本课题即以ALKBH5为切入点,一方面探讨ALKBH5在脑肿瘤胶质母细胞瘤(Glioblastoma multiforme,GBM)中的促癌机制;另一方面则是ALKBH5在小脑神经退行性病病变过程中的作用。胶质母细胞瘤是中枢神经系统最恶性的肿瘤之一,为了提高其疗效、改善患者预后,亟需对齐发病机制有更加全面和深入的了解。有研究报道铁代谢紊乱时会产生氧化应激反应,将加速胶质母细胞瘤的进展,使得患者的存活率下降,而引发铁代谢紊乱的分子调控机制仍需要进一步的研究。我们前期研究发现胰腺导管腺癌中ALKBH5通过调控铁代谢可以控制肿瘤的进展,同时有研究报道ALKBH5在胶质母细胞瘤中过表达并具有促癌作用,因此我们推测胶质母细胞瘤中ALKBH5的过表达是否也会通过m6A调控,导致铁代谢发生紊乱,进而促进胶质母细胞瘤的进展。为了验证这一猜想,我们首先利用多发胶质母瘤临床病人样本进行m6A测序及生物信息学分析,发现肿瘤标本中铁代谢相关基因的甲基化水平出现明显变化。同时敲低ALKBH5之后,胶质母细胞瘤细胞中铁离子的含量明显减少。我们进一步利用敲低前后的胶质母细胞瘤细胞系进行m6A测序,发现多种铁代谢相关基因的甲基化水平发生变化,其中编码铁蛋白的FTH1 RNA甲基化水平升高最为显著。因此我们进一步探究在胶质母细胞瘤中,ALKBH5通过FTH1 RNA去甲基化对铁代谢的调控作用。我们从RNA代biological targets谢的角度分别从剪切、RNA稳定性和翻译效率三个方面探究m6A对FTH1靶基因的作用,发现ALKBH5对FTH1的去甲基化作用不影响其RNA稳定性和剪CL 318952生产商切,主要参与翻译调控。此外,我们发现FTH1的m6A位点能够影响IRP蛋白和FTH1的结合。综上,这项研究提示m6A去甲基化酶ALKBH5的表达异常和由此产生的m6A异常甲基化修饰可以通过FTH1铁代谢通路影响GBM的发生发展,从而为探究胶质母细胞瘤的发病机制与治疗靶点提供了新的思路与理论依据。另一部分我们探讨了 ALKBH5在小脑退行性病变过程中的作用。本课题组前期研究发现在低压低氧刺激下,Alkbh5缺失破坏了 RNA m6A甲基化的平衡,导致小脑细胞异常增殖和分化,小脑发育障碍。已有研究表明m6A参与大脑皮层神经退行性病变过程,但是小脑退行性病变是否也受到m6A调控目前尚未见报道,于是我们进一步研究ALKBH5是否参与老年小鼠小脑的神经病变。我们发现随着小鼠老龄化的加剧,ALKBH5蛋白在小脑中的表达逐渐升高,且在浦肯野细胞中的表达高于其他类型的神经细胞。同时老年Alkbh5-/-小鼠(KO)的体重和全脑重相较于老年野生型小鼠(WT)均有所下降,且老年KO小鼠的小脑重量明显减少。通过免疫组织化学实验检测中RepSox小鼠年及老年WT小鼠和KO小鼠中NeuN,Calbindin-D28K,MAP2,GFAP等蛋白的表达情况,发现老年KO小鼠的浦肯野神经元缺失且排列紊乱,同时树突数量明显减少。老年KO小鼠通过平衡木的时间相较于同龄的野生型小鼠明显增长,且出现步态不稳的情况。以上结果说明去甲基化酶ALKBH5缺失会造成老年小鼠小脑萎缩、浦肯野神经元缺失与受损,进而损害其运动协调和平衡能力,同时提示RNA m6A甲基化失衡会导致小脑的神经退行性病变。综上,我们分别从两部分探究RNA m6A去甲基化酶ALKBH5表达异常对胶质母细胞瘤和老年小鼠小脑退行性病变的影响,该研究为治疗相关的神经系统疾病提供了新的思路。