首個(gè)PM2.5誘導(dǎo)的肺纖維化RNA m5C圖譜
PM2.5（空氣動(dòng)力學(xué)直徑 ≤ 2.5 μm的大氣顆粒物）是大氣環(huán)境的主要污染物之一(1)，吸入后可沉降至呼吸道的支氣管和肺泡(2)。PM2.5通過(guò)代謝激活、氧化應(yīng)激、炎性反應(yīng)等毒性效應(yīng)嚴(yán)重影響機(jī)體健康，尤其是呼吸系統(tǒng)，增加肺纖維化風(fēng)險(xiǎn)(3)。肺纖維化導(dǎo)致肺組織內(nèi)膠原蛋白的大量沉積，支氣管擴(kuò)張，肺泡重塑及實(shí)質(zhì)纖維化，氣體交換受損等(4)。
研究表明，PM2.5暴露引起DNA甲基化轉(zhuǎn)錄組的異常改變(5)。另外，RNA N6-甲基腺苷（m6A）作為表觀修飾形式之一，其參與多種疾病的發(fā)展進(jìn)程，如急性粒細(xì)胞白血病（AML）、代謝性疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病(6)。5-甲基胞嘧啶（m5C）是另一種常見(jiàn)的RNA修飾，其參與調(diào)控RNA加工、穩(wěn)定性和翻譯等(7)。目前，肺臟RNA的m5C甲基化修飾是否在PM2.5暴露后發(fā)生改變并進(jìn)一步參與肺纖維的發(fā)生尚不清楚。
中國(guó)科學(xué)院大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院丁文軍課題組和中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所楊運(yùn)桂課題組于2020年3月在Genomics, Proteomics & Bioinformatics合作發(fā)表了一篇題為“Epitranscriptomic 5-methylcytosine profile in PM2.5-induced mouse pulmonary fibrosis”的論文(8)，探討了PM2.5暴露對(duì)小鼠肺組織RNA m5C特征模式的影響及RNA m5C介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄組異常在肺纖維化的作用機(jī)制。
該研究以PM2.5誘導(dǎo)的肺纖維化小鼠模型為研究對(duì)象，比較分析檢測(cè)了PM2.5和過(guò)濾空氣（FA）暴露下肺臟RNA m5C甲基化組以及轉(zhuǎn)錄組的變化。作者首先對(duì)肺臟組織切片進(jìn)行組織病理學(xué)檢查，評(píng)估PM2.5暴露對(duì)肺臟組織病變的影響。并進(jìn)一步檢測(cè)m5C甲基轉(zhuǎn)移酶NSUN2的基因和蛋白表達(dá)水平。隨后使用RNA-BisSeq和RNA-Seq高通量測(cè)序及生物信息比較分析了PM2.5和FA組肺臟組織，闡明了PM2.5暴露誘導(dǎo)肺纖維化的分子機(jī)制，并驗(yàn)證與肺纖維化相關(guān)基因。
結(jié)果表明，PM2.5暴露引起纖維化肺組織mRNA m5C位點(diǎn)數(shù)目及甲基化水平異常變化。此外，從PM2.5暴露后m5C介導(dǎo)的肺纖維化基因功能的調(diào)控圖譜中篩選得到m5C增益的上調(diào)基因，包括Lcn2，Mmp9，Chi3l1，Adipoq，Atp5j2，Atp51，Atpif1，Ndufb6，Fgr，Slc11a1和Tyrobp，其與PM2.5誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)和免疫系統(tǒng)高度相關(guān)（見(jiàn)下圖），并參與小鼠肺纖維化的過(guò)程。
這項(xiàng)研究繪制了第一個(gè)PM2.5誘導(dǎo)的肺纖維化中RNA m5C圖譜，對(duì)于研發(fā)PM2.5暴露相關(guān)性呼吸道疾病的潛在生物標(biāo)志物具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
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