MeRIP-seq等揭示METTL3缺失介导先天免疫感染相关的m6A甲基化图谱
2026-08-17 来源:本站 点击次数:128
甲基转移酶样3（methyltransferase like 3，METTL3）是一种负责催化N6-甲基腺苷（m6A）mRNA修饰的重要调控因子。METTL3介导的m6A甲基化参与RNA剪接、核质分布、稳定性等功能，从而在基因调控网络中发挥重要且必要的作用。尽管研究表明METTL3在mRNA命运中发挥着关键作用，但METTL3介导的mRNA甲基化变化整体模式尚不清楚。
2026年7月13日，军事医学研究院曹诚研究员团队在线发表了题为“Integrative MeRIP-Seq and RNA-Seq Analyses Reveal Innate Immune and Infection-Related Transcriptomic Changes upon METTL3 Knockout（整合MeRIP-Seq和RNA-Seq分析揭示METTL3敲除后先天免疫和感染相关的转录组变化）”的科研成果。研究利用CRISPR-Cas9基因编辑技术在HEK293T细胞中构建了METTL3敲除（METTL3-KO）细胞系，通过整合甲基化RNA免疫沉淀测序（MeRIP-Seq）和转录组测序（RNA-Seq），系统绘制了METTL3缺失导致的mRNA m6A甲基化修饰图谱改变及其对应的基因表达变化，阐明METTL3在宿主先天免疫抗感染中的关键调控作用。
研究摘要
研究通过对METTL3缺失的HEK293T细胞系进行RNA-seq和MeRIP-seq测序分析，并通过qRT-PCR鉴定部分差异表达基因，揭示了METTL3敲除后mRNA甲基化变化图谱，并对METTL3缺失导致的m6A修饰变化区域进行注释和表征，其中低甲基化基因5763个，高甲基化基因269个。通过对MeRIP-seq和RNA-seq关联分析，发现MYD88、RIG-1、CYLD和IRF9等与甲基化相关的天然抗感染免疫基因主要富集于志贺菌病（Shigellosis）、耶尔森菌（Yersinia）感染和HIV-1病毒生命周期等病原体感染和天然免疫应答通路。
研究结果
（1）METTL3敲除导致的m6A甲基化变化
研究团队首先对METTL3敲除前后的HEK293T细胞系进行m6A甲基化测序分析。MeRIP-Seq结果显示，对照组（NC）细胞平均检测到11,057个m6A修饰peaks，而敲除组（METTL3-KO）细胞平均仅检测到6,552个peaks，表明METTL3缺失导致整体m6A修饰水平显著降低，且敲除细胞和对照细胞的m6A peaks呈现出差异序列偏好性。
图1：METTL3缺失导致m6A甲基化模式改变
（A）METTL3敲除细胞中靶基因序列的测序分析。
（B）免疫印迹检测METTL3表达。
（C）本研究中m6A甲基化修饰分析的实验设计。
（D）NC和METTL3-KO细胞中鉴定出的m6A peaks。
（E）NC和METTL3-KO细胞中前三个m6A甲基化motif序列。
（F）分布在NC或METTL3-KO细胞基因背景中的m6A peaks。
（G）差异m6A peaks在基因元件总峰中的占比。
（H）染色体上出现高甲基化或低甲基化m6A peaks分布。
（2）METTL3介导的差异甲基化基因鉴定及功能富集分析
接下来研究团队对METTL3缺失介导的差异甲基化基因（DMGs）进行注释和功能分析，在METTL3敲除后共鉴定出5763个低甲基化基因和269个高甲基化基因。重点分析了低甲基化基因。
图2：METTL3介导的DMG鉴定和功能富集分析。
（A） DMGs火山图。
（B-C）低甲基化基因的KEGG通路和GO通路富集分析。GO类别包括生物过程（BP）、细胞组分（CC）和分子功能（MF）。
（3）METTL3敲除后差异表达基因（DEG）的鉴定
随后研究团队通过RNA-Seq揭示了METTL3缺失对转录组的作用。结果鉴定出2711个基因表达发生显著改变，其中1148个基因上调，1563个基因下调。GO和KEGG分析揭示METTL3介导的差异表达基因可能参与宿主对细菌和病毒病原体的免疫应答。研究还通过qRT-PCR对部分上调基因（MAP7D2、LCP1、PXDN等）和下调基因（ASB11、NHLH2、ZIK1等）进行验证，结果与测序数据一致。
图3：DEGs的鉴定与功能富集分析。
（A） METTL3-KO和NC细胞的DEG火山图。
（B-C）上调表达基因的GO和KEGG通路富集分析。
（D-E）qRT-PCR验证上调（D）或下调（E）基因。
（4）DMGs与DEGs联合分析揭示METTL3参与抗感染免疫应答
最后，研究团队通过整合差异甲基化基因（DMGs）与差异表达基因（DEGs）数据，深入解析了METTL3调控免疫应答的分子机制。
图4：METTL3参与抗感染免疫应答。
（A）DEGs和DMGs联合分析，发现13个高甲基化上调基因、91个低甲基化上调基因、163个低甲基化下调基因和29个高甲基化下调基因。
（B）对鉴定出的91个低甲基化上调基因进行KEGG通路分析，显示关键基因。
（C）免疫相关通路核心基因的qRT-PCR验证。
（D）转染METTL3-KO与NC细胞的荧光素酶活性比较（代表trVLPs复制水平）。
（E）转染METTL3-KO或NC细胞，qRT-PCR检测病毒VP40 mRNA水平。
结论和启示
本研究通过整合MeRIP-seq和RNA-seq组学关联分析，揭示了METTL3缺失导致的整体m6A甲基化图谱变化及其对应的基因表达变化。研究证实，METTL3敲除显著降低mRNA m6A甲基化修饰水平，改变修饰序列偏好，并导致显著的差异甲基化和差异表达。通过整合分析鉴定出低甲基化且表达上调的先天免疫抗感染关键基因，显著富集于多种病原体感染和先天免疫应答通路，为开发靶向病毒和细菌感染的表观转录组治疗策略提供理论基础。
参考文献：
Tang Q, Hu Y, Zhu L, Liu Y, Zhang J, An Z, Dong Q, Cao C. Integrative MeRIP-Seq and RNA-Seq Analyses Reveal Innate Immune and Infection-Related Transcriptomic Changes upon METTL3 Knockout. Genes (Basel). 2026 Jul 13;17(7) doi: 10.3390/genes17070797.
2026年7月13日，军事医学研究院曹诚研究员团队在线发表了题为“Integrative MeRIP-Seq and RNA-Seq Analyses Reveal Innate Immune and Infection-Related Transcriptomic Changes upon METTL3 Knockout（整合MeRIP-Seq和RNA-Seq分析揭示METTL3敲除后先天免疫和感染相关的转录组变化）”的科研成果。研究利用CRISPR-Cas9基因编辑技术在HEK293T细胞中构建了METTL3敲除（METTL3-KO）细胞系，通过整合甲基化RNA免疫沉淀测序（MeRIP-Seq）和转录组测序（RNA-Seq），系统绘制了METTL3缺失导致的mRNA m6A甲基化修饰图谱改变及其对应的基因表达变化，阐明METTL3在宿主先天免疫抗感染中的关键调控作用。
研究摘要
研究通过对METTL3缺失的HEK293T细胞系进行RNA-seq和MeRIP-seq测序分析，并通过qRT-PCR鉴定部分差异表达基因，揭示了METTL3敲除后mRNA甲基化变化图谱，并对METTL3缺失导致的m6A修饰变化区域进行注释和表征，其中低甲基化基因5763个，高甲基化基因269个。通过对MeRIP-seq和RNA-seq关联分析，发现MYD88、RIG-1、CYLD和IRF9等与甲基化相关的天然抗感染免疫基因主要富集于志贺菌病（Shigellosis）、耶尔森菌（Yersinia）感染和HIV-1病毒生命周期等病原体感染和天然免疫应答通路。
研究结果
（1）METTL3敲除导致的m6A甲基化变化
研究团队首先对METTL3敲除前后的HEK293T细胞系进行m6A甲基化测序分析。MeRIP-Seq结果显示，对照组（NC）细胞平均检测到11,057个m6A修饰peaks，而敲除组（METTL3-KO）细胞平均仅检测到6,552个peaks，表明METTL3缺失导致整体m6A修饰水平显著降低，且敲除细胞和对照细胞的m6A peaks呈现出差异序列偏好性。
图1：METTL3缺失导致m6A甲基化模式改变
（B）免疫印迹检测METTL3表达。
（C）本研究中m6A甲基化修饰分析的实验设计。
（D）NC和METTL3-KO细胞中鉴定出的m6A peaks。
（E）NC和METTL3-KO细胞中前三个m6A甲基化motif序列。
（F）分布在NC或METTL3-KO细胞基因背景中的m6A peaks。
（G）差异m6A peaks在基因元件总峰中的占比。
（H）染色体上出现高甲基化或低甲基化m6A peaks分布。
（2）METTL3介导的差异甲基化基因鉴定及功能富集分析
接下来研究团队对METTL3缺失介导的差异甲基化基因（DMGs）进行注释和功能分析，在METTL3敲除后共鉴定出5763个低甲基化基因和269个高甲基化基因。重点分析了低甲基化基因。
图2：METTL3介导的DMG鉴定和功能富集分析。
（B-C）低甲基化基因的KEGG通路和GO通路富集分析。GO类别包括生物过程（BP）、细胞组分（CC）和分子功能（MF）。
（3）METTL3敲除后差异表达基因（DEG）的鉴定
随后研究团队通过RNA-Seq揭示了METTL3缺失对转录组的作用。结果鉴定出2711个基因表达发生显著改变，其中1148个基因上调，1563个基因下调。GO和KEGG分析揭示METTL3介导的差异表达基因可能参与宿主对细菌和病毒病原体的免疫应答。研究还通过qRT-PCR对部分上调基因（MAP7D2、LCP1、PXDN等）和下调基因（ASB11、NHLH2、ZIK1等）进行验证，结果与测序数据一致。
图3：DEGs的鉴定与功能富集分析。
（B-C）上调表达基因的GO和KEGG通路富集分析。
（D-E）qRT-PCR验证上调（D）或下调（E）基因。
（4）DMGs与DEGs联合分析揭示METTL3参与抗感染免疫应答
最后，研究团队通过整合差异甲基化基因（DMGs）与差异表达基因（DEGs）数据，深入解析了METTL3调控免疫应答的分子机制。
图4：METTL3参与抗感染免疫应答。
（B）对鉴定出的91个低甲基化上调基因进行KEGG通路分析，显示关键基因。
（C）免疫相关通路核心基因的qRT-PCR验证。
（D）转染METTL3-KO与NC细胞的荧光素酶活性比较（代表trVLPs复制水平）。
（E）转染METTL3-KO或NC细胞，qRT-PCR检测病毒VP40 mRNA水平。
结论和启示
本研究通过整合MeRIP-seq和RNA-seq组学关联分析，揭示了METTL3缺失导致的整体m6A甲基化图谱变化及其对应的基因表达变化。研究证实，METTL3敲除显著降低mRNA m6A甲基化修饰水平，改变修饰序列偏好，并导致显著的差异甲基化和差异表达。通过整合分析鉴定出低甲基化且表达上调的先天免疫抗感染关键基因，显著富集于多种病原体感染和先天免疫应答通路，为开发靶向病毒和细菌感染的表观转录组治疗策略提供理论基础。
参考文献：
Tang Q, Hu Y, Zhu L, Liu Y, Zhang J, An Z, Dong Q, Cao C. Integrative MeRIP-Seq and RNA-Seq Analyses Reveal Innate Immune and Infection-Related Transcriptomic Changes upon METTL3 Knockout. Genes (Basel). 2026 Jul 13;17(7) doi: 10.3390/genes17070797.
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