FTO在LPS引起的肉鸡肝脏脂代谢紊乱中的作用研究

The fat mass and obesity-associated gene (FTO) is the demethylase of m6A (the most abundant RNA methylation). It has been widely known to be a key lipid related regulation gene, regulating adipogenesis in adipose tissue through modulating the m6A level. Liver is the key metabolic organ, where both of FTO and m6A exhibit a high expression. However, the m6A demethylase function of FTO in the hepatic lipid regulation needs to be elucidated. We found in our previous researches that the LPS induced inflammation in chicken can affect the hepatic FTO expression and m6A in on the lipid metabolic genes, which suggest that FTO may function in the linking between inflammation and lipid metabolism in the chicken. In Chinase broiler production, bacterial caused inflammation in liver induces hepatic lipid metabolic distortion, which affects the production even threaten the lives of the animals. This study intends to induce systemic inflammation in broiler chicken (Ross), using m6A-Seq, RNA-immunoprecipitation, m6A inhibitor and FTO knock-down technology, to reveal the functions FTO plays in the LPS caused broilers abnormal hepatic lipid metabolism, and the underlying mechanism. Through the present research, we hope to provide new theoretical basis for the linking between inflammation and metabolic disorders, research of chicken FTO and m6A function.

FTO作为m6A的去甲基化酶，在调控脂质代谢中发挥重要作用，能够调节脂肪组织m6A影响脂肪生成，然而FTO能否通过影响m6A调节肝脏的脂质代谢尚不清楚。前期探索发现，LPS诱导的肉鸡全身性炎症反应中，肝脏FTO转录水平下调，且脂代谢基因CPT1的m6A修饰发生改变，提示FTO可能通过影响m6A参与炎症引起的肉鸡肝脏脂代谢变化。肉鸡养殖中细菌感染引发的肝脏脂代谢紊乱严重影响了动物的生长。因此，本项目拟以LPS诱导产生系统性炎症反应的罗氏肉鸡为模型，应用m6A-Seq、RIP等技术，研究炎症反应过程中肉鸡肝脏m6A的变化；筛选脂代谢调控通路中的差异m6A基因；在鸡胚原代肝细胞上应用m6A甲基化抑制剂及siRNA，分析炎症反应中脂代谢调控基因的m6A变化，阐明FTO在LPS诱导肉鸡脂代谢紊乱中的作用及分子机制。为鸡FTO在炎症中的脂代谢调控功能及炎症引起的鸡代谢疾病的治疗提供新的理论依据。

FTO作为mRNA m6A修饰的去甲基化酶，被广泛证实是脂肪代谢调控中的重要因子，但其在炎症诱导的肝脏脂代谢紊乱中的作用尚不明确。本研究发现，在LPS诱导的炎症反应中，肉鸡肝脏脂肪酸代谢相关的大量基因表达发生变化，m6A总体修饰水平显著升高，其相关修饰酶如FTO、METTL3、METTL14及识别因子如YTHDF2、YTHDF3的表达现显著升高。应用MeRIP-Seq探明肉鸡肝脏近4000个基因转录本上存在7814个 m6A 修饰位点。其在mRNA不同区域（5’-UTR, 3’-UTR，CDS）的分布情况与哺乳动物基本一致。LPS处理能引起分布在1836个基因转录本上2170个m6A修饰位点出现差异，数目占总m6A peak数目的比值为28%，且主要分布在3’UTR区域。提示，m6A可能与mRNA的稳定性有关。应用GO和KEGG通路分析发现，与炎症及脂肪酸代谢调控的相关通路如NFκB、MAPK、 PPAR、 TGFβ等被富集。另外，炎症反应和脂代谢调控的上游信号分子，如MyD88、TRAF2、TNIP2、RIPK2、PPARD、SREBP-1等基因mRNA的m6A水平出现显著差异，这些基因表达也显著变化。这些结果提示，LPS诱导的急性炎症中m6A可能通过调节这些上游因子的表达参与脂代谢相关基因的表达调控。下一步研究将集中在探m6A调节炎症状态下肝细胞脂代谢的具体机制。IBDV能够引起急性、高度接触性的免疫抑制病，给养禽业造成巨大经济损失。然而，IBDV感染后法氏囊、肝脏等组织出现细胞因子风暴、大量细胞凋亡及肝脏代谢异常的调节机制还不明晰。本研究发现，IBDV感染肉鸡能够导致法氏囊和肝脏组织DNA 5mC和RNA m6A水平改变，同时其导致的法氏囊中IL-6、Caspase-3和Bcl-2基因表达变化与其启动子5mC修饰有关。另外，肉鸡饮水中添加0.1%甜菜碱，能够通过影响启动子甲基化的方式缓解IBDV诱导的法氏囊IL-6和IFNβ过表达。综上，本研究结果表明，mRNA m6A甲基化修饰在LPS诱导的肉鸡肝脏炎症以及IBDV引起的法氏囊过度炎症中都发挥了调节作用。通过日粮或饮水中添加一定水平的甲基供体，对于肉鸡抵抗病毒引起的过度炎症有缓解作用。由本基金资助下发表中文核心期刊论文2篇，SCI论文1篇，参加国内学术会议2次。