m6A甲基转移酶METTL16调控巨噬细胞/小胶质细胞PD-L1的表达在EAE中的作用及其机制研究

Multiple sclerosis (MS) is a central nervous system (CNS) immune disease characterized by demyelination and axonal injury. The abnormal expression of macrophage/microglia PD-L1 plays an important role in the course of MS. Its exact expression regulation mechanism has not yet been elucidated. N6-methyladenine (m6A) RNA modification is one of the most important RNA methylation modifications, and its role in macrophages/microglia is unclear. Our previous study found that IFN-γ stimulation can increase the expression of PD-L1 in macrophages; and by using CRISPR-Cas9 library screening technology, we found that the m6A methyltransferase METTL16 can promote the expression of PD-L1 in macrophages. We speculate that METTL16 may regulate the function of macrophages and participate in the pathological process of MS. Next, we generated mice with conditional deletion of METTL16 in myeloid cells to study the role of METTL16 in macrophages/microglia and EAE, and clarify the effect of METTL16 on PD-L1 expression and its mechanism. This study is expected to reveal the role of m6A modification in macrophages/microglia and EAE, providing a new target for the treatment of MS.

多发性硬化（MS）是以脱髓鞘和轴突损伤为特征的中枢神经系统（CNS）免疫性疾病，巨噬细胞/小胶质细胞PD-L1的表达异常在MS的病程中发挥重要的作用，其确切的表达调控机制尚未阐明。N6-甲基腺嘌呤（m6A）RNA修饰是最重要的RNA甲基化修饰之一，其在巨噬细胞/小胶质细胞中的作用尚不清楚。我们前期研究发现IFN-γ刺激可以升高巨噬细胞PD-L1的表达；使用CRISPR-Cas9文库筛选技术发现m6A甲基转移酶METTL16可以促进巨噬细胞PD-L1的表达。我们推测METTL16可能调节巨噬细胞的功能并参与MS的病理进程。接下来我们构建了在髓系细胞中条件性敲除METTL16小鼠，研究METTL16在巨噬细胞/小胶质细胞以及EAE中的作用，明确METTL16对PD-L1表达的影响及其作用机制。该研究有望揭示m6A修饰在巨噬细胞/小胶质细胞以及EAE中的作用，为MS的治疗提供新的靶点。

免疫细胞包括巨噬细胞、T细胞的异常活化在自身免疫疾病如EAE的发生发展中发挥重要的作用，其确切的表达调控机制尚未阐明。RNA转录后调控如N6-甲基腺嘌呤（m6A）修饰、可选择性多聚腺苷酸化（alternative polyadenylation, APA)是基因表达的重要调节机制，其在巨噬细胞、T细胞中的作用尚不清楚。我们的研究发现：一、m6A甲基转移酶Mettl16可以调节巨噬细胞的活化。在巨噬细胞中敲除Mettl16可以显著降低PD-L1以及LPS、IFNg和polyIC诱导的炎症因子如IL-12a，IL-6，TNF-a，iNOS和IFNb的表达，促进IL-4诱导的Mrc1的表达，加重DSS诱导的结肠炎症。二、m6A去甲基化酶Alkbh5和APA因子Nudt21可以维持T细胞的活化，加重EAE的病程。Alkbh5和Nudt21在Th1，Th2，Th17中高表达，在T细胞中敲除Alkbh5和Nudt21可以减轻T细胞过继转移诱导的结肠炎症以及EAE的疾病病程。机制研究发现敲除Alkbh5可以明显增加CXCL2和IFNg mRNA上的m6A修饰水平，促进mRNA降解，抑制CD4 T细胞的炎症反应；T细胞中Nudt21缺失导致包括Rragd mRNA在内的大量mRNA的3’UTR长度缩短，促进mTORC1的活化，诱导对TCR刺激的过度反应以及激活诱导的CD4 T细胞死亡。该研究揭示了m6A修饰包括甲基转移酶Mettl16、去甲基化酶Alkbh5以及可选择性多聚腺苷酸化调节因子Nudt21在巨噬细胞、T细胞以及自身免疫炎症中的作用，为自身免疫疾病的治疗提供了新的靶点。