Симптомы болезни Альцгеймера у мышей зависят от метилирования мРНК в макрофагах

Китайские ученые проанализировали связь между модификациями мРНК в миелоидных клетках и прогрессией болезни Альцгеймера.

Ранее на мышах было показано, что N6-метиладенозин (m6A) в мРНК клеток мозга мышей влияет на регуляцию и трансляцию генов, связанных с нейропластичностью. В то же время при повреждении мозга рекрутируются миелоидные клетки крови, которые пересекают гематоэнцефалический барьер и дифференцируются в функциональные макрофаги. Эти макрофаги служат подкреплением для микроглии, однако и они, и микроглия, демонстрируют набор фенотипов, ассоциированных как с улучшением состояния ЦНС, так и с нейродегенерацией.

Авторы новой работы изучили роль m6A-модифицикаций в макрофагах ЦНС, происходящих из клеток крови, в развитии болезни Альцгеймера у модельных мышей. Они нокаутировали один из генов N6-аденозинметилтрансферазного комплекса, Mettl3, в миелоидных клетках мышей, а затем индуцировали фенотип, схожий с болезнью Альцгеймера, вводя мышам в мозг бета-амилоид.

В когнитивных тестах нокаутные мыши продемонстрировали более высокие результаты по сравнению с мышами дикого типа с индуцированной болезнью Альцгеймера. Двигательные функции мышей без Mettl3 не были нарушены, а память и обучаемость были лучше. Пересадка костного мозга или только моноцитов от нокаутных мышей мышам дикого типа также облегчала симптомы болезни. Однако ингибирование рекрутирования макрофагов с дефицитом METTL3 в ЦНС сводило положительный эффект нокаута к нулю. Это подтверждает функциональную значимость макрофагов без Mettl3 при развитии болезни Альцгеймера.

Одним из факторов нейродегенерации считается ацетилирование α-тубулина — белка микротрубочек. Ученые показали, что ацетилирование микротрубочек в макрофагах с нокаутом Mettl3 было существенно снижено по сравнению с таковым в макрофагах дикого типа. При этом снижалась экспрессия основной ацетилтрансферазы тубулина Atat1. Корреляцию уровней экспрессии METTL3 и ATAT1 подтвердил биоинформатический анализ. Однако результаты дальнейших экспериментов не выявили прямого влияния m6A-модификаций мРНК Atat1, опосредованных METTL3, на экспрессию ATAT1.

Чтобы выяснить молекулярный механизм, связывающий METTL3 и ATAT1, ученые проанализировали сформированный ранее набор данных по m6A-модификациям и другие базы с использованием биоинформатических инструментов. Они показали, что METTL3 влияет на экспрессию ATAT1, регулируя активность гена ДНК-метилтрансферазы DNMT3A. Уровень белка DNMT3A зависел от m6A-модификаций мРНК соответствующего гена, при этом экспрессия самой мРНК не изменялась. Дальнейший анализ показал, что даунрегуляция DNMT3A при нокауте METTL3 происходит на уровне трансляции. Этот эффект опосредован белком YTHDF1, который считывает метки m6A.

Сам DNMT3A регулирует экспрессию Atat1 в макрофагах напрямую, связываясь с его промоторами. При снижении экспрессии DNMT3A на фоне дефицита METTL3 в промоторном регионе Atat1 накапливаются репрессивные метки H3K27me3.

Таким образом, выключение METTL3 снижает ацетилирование α-тубулина в макрофагах, произошедших от моноцитов костного мозга, и облегчает симптомы болезни Альцгеймера. Авторы проанализировали мозг мышей с индуцированной патологией, чтобы проверить, как дефицит METTL3 влияет на функции макрофагов. У нокаутных мышей усиливалась миграция макрофагов в мозг и снижалась амилоидная нагрузка.

По мнению ученых, m6N-модификации можно рассматривать в качестве мишени для терапии болезни Альцгеймера, однако необходимо изучить регуляцию самого METTL3 при этой патологии.

Метилированный аденозин влияет на экспрессию генов в ходе гемопоэза