METTL14在棕色和白色脂肪组织中调节全身代谢的细胞类型特异性功能

近日，Ling等的标题为“Divergent roles of m6A in orchestratingbrown and white adipocyte transcriptomes and systemic metabolism”的研究成果发表在《Nature Communication》期刊上，该研究主要是棕色脂肪组织（BAT）和白色脂肪组织（WAT）中m6A甲基转移酶METTL14的作用， N6-甲基腺苷（m6A）是哺乳动物细胞中最丰富的mRNA修饰之一，它通过影响mRNA的稳定性、翻译效率和表达水平，在细胞命运决定、器官发育和代谢调控中发挥重要作用。然而，m6A在不同细胞类型中的具体调控机制尚不清楚。

棕色脂肪组织（BAT）主要通过产热消耗能量，而白色脂肪组织（WAT）则主要储存能量。WAT功能失调与胰岛素抵抗、炎症和肥胖相关。研究m6A在BAT和WAT中的作用对于理解代谢疾病的机制具有重要意义。

1. 方法

研究者使用了多种实验方法，包括基因敲除小鼠模型、细胞培养、转录组测序（RNA-seq）和m6A测序（m6A-seq）等技术，以揭示METTL14在不同脂肪组织中的功能。

基因敲除小鼠模型：通过将Mettl14-flox小鼠与Ucp1-cre（BAT特异性）和Adipoq-cre（WAT特异性）小鼠杂交，分别生成BAT特异性和WAT特异性的METTL14敲除模型。· 

细胞培养和分化：使用人类棕色和白色前脂肪细胞（hBAs和hWAs），通过诱导分化为成熟的脂肪细胞，研究METTL14在细胞水平上的作用。· 

转录组和m6A分析：通过RNA-seq和m6A-seq技术，分析METTL14缺失对脂肪组织转录组和m6A修饰的影响。· 

2. 实验

实验分为多个部分，包括动物实验、细胞实验和分子机制研究。

2.1 动物实验

基因敲除小鼠的代谢表型分析：研究发现，BAT特异性METTL14敲除（M14??-Ucp1cre）小鼠表现出增强的胰岛素敏感性和改善的全身代谢状态，而WAT特异性敲除（M14??-Adipoqcre）小鼠则表现出胰岛素抵抗和能量代谢受损。

胰岛素敏感性测试：通过静脉注射胰岛素，检测不同组织中的胰岛素信号通路蛋白（如pIRβ/IGF1Rβ和pAKTS473）的磷酸化水平。结果显示，M14??-Ucp1cre小鼠在BAT、肝脏和肌肉中表现出更高的胰岛素敏感性，而M14??-Adipoqcre小鼠则表现出相反的效果。

能量代谢分析：通过间接热量测量法，研究者发现M14??-Ucp1cre小鼠在冷暴露时表现出更好的耐受性，而M14??-Adipoqcre小鼠则表现出能量消耗和食物摄入的显著降低。

2.2 细胞实验

METTL14敲除对脂肪细胞功能的影响：在人类棕色和白色脂肪细胞中，METTL14的缺失导致不同的转录组和m6A修饰谱。具体而言，METTL14在BAT中通过促进PTGES2和CBR1 mRNA的降解来调节前列腺素合成，而在WAT中则通过调节TRAIL和TNFR1 mRNA的稳定性影响细胞凋亡。

细胞凋亡检测：通过TUNEL染色，研究者发现M14??-Adipoqcre小鼠的WAT中凋亡细胞数量显著增加，表明METTL14缺失诱导了脂肪细胞凋亡。

2.3 分子机制研究

m6A修饰和转录组分析：通过m6A-seq和RNA-seq，研究者发现METTL14在BAT和WAT中选择性地修饰不同的mRNA靶标。在BAT中，METTL14主要调节与脂质代谢和前列腺素合成相关的基因；而在WAT中，则调节与TNFα信号和细胞凋亡相关的基因。

m6A依赖的mRNA稳定性调控：通过Actinomycin D处理，研究者发现METTL14缺失抑制了TRAIL和TNFR1 mRNA的降解，表明METTL14通过m6A修饰调控这些关键凋亡相关基因的稳定性。

3. 结论

本研究揭示了METTL14在棕色和白色脂肪组织中调节全身代谢的细胞类型特异性功能。具体而言：

在BAT中，METTL14通过调节前列腺素合成相关基因的m6A修饰，促进BAT的内分泌功能，改善全身代谢。

在WAT中，METTL14通过稳定TNFα信号通路相关基因的mRNA，抑制脂肪细胞凋亡，维持WAT的脂质储存功能。METTL14缺失则导致脂肪细胞凋亡增加，引发胰岛素抵抗和脂质异位沉积。

这些发现表明，m6A修饰在脂肪组织代谢调控中具有重要的细胞类型特异性作用，为开发针对代谢疾病的精准治疗策略提供了新的靶点。

Crystal Chem品牌试剂的作用和价值

在本研究中，Crystal Chem品牌的试剂用于检测小鼠血清中的胰岛素（#90082）、脂联素（adiponectin, #80569）和瘦素（leptin, #90030）水平。这些激素在代谢调控中具有重要作用：

胰岛素（Insulin, #90082）：

作用：胰岛素是调节血糖水平的关键激素，促进细胞摄取葡萄糖并抑制糖异生。胰岛素抵抗是2型糖尿病和肥胖的重要病理特征。 

价值：通过检测胰岛素水平，研究者可以评估小鼠的胰岛素敏感性。在本研究中，胰岛素水平的变化帮助揭示了METTL14敲除对全身代谢的影响。

脂联素（Adiponectin, #80569）：

作用：脂肪素是一种由脂肪细胞分泌的激素，具有抗炎和胰岛素增敏作用。其水平通常与胰岛素敏感性呈正相关。

价值：脂肪素水平的检测为研究脂肪组织的功能状态提供了重要指标。在本研究中，脂肪素水平的变化支持了METTL14在调节脂肪细胞功能和全身代谢中的作用。

瘦素（Leptin, #90030）：

作用：瘦素主要由脂肪细胞分泌，调节能量平衡和食欲。其水平与脂肪量呈正相关，但也与胰岛素抵抗和炎症状态相关。

价值：瘦素水平的检测有助于评估脂肪组织的功能状态和全身代谢健康。在本研究中，瘦素水平的变化为理解METTL14在脂肪组织中的作用提供了额外的代谢指标。

这些试剂的使用为研究提供了关键的代谢指标，帮助揭示了METTL14在脂肪组织中的细胞类型特异性功能及其对全身代谢的影响。