2026年8月15日,华中农业大学动物科学技术学院蒋思文、周远飞团队在The FASEB Journal(中科院2区,IF=4.3)发表题为“Zfp217 Regulates Hepatic de Novo Lipogenesis via METTL3-Mediated N6-Methyladenosine Modification of SREBF1”的研究论文。论文以肝脏新生脂肪生成(de novo lipogenesis,DNL)为切入点,揭示了锌指蛋白217(Zfp217)调控非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)脂质沉积的新型表观转录机制。论文中Siwen Jiang和Yuanfei Zhou为通讯作者,二者分别对应华中农业大学蒋思文教授和周远飞。
研究发现,全身Zfp217杂合敲除能够显著缓解高脂饮食诱导的小鼠肝脂肪变,并降低肝脏及血清甘油三酯、总胆固醇以及肝损伤相关指标。机制研究进一步表明,Zfp217可与m6A甲基转移酶METTL3发生物理相互作用并抑制其表达,从而降低SREBF1 mRNA特定编码序列(CDS)位点的N6-甲基腺苷(m6A)修饰。相反,当Zfp217缺失时,METTL3依赖的m6A修饰增强,并促进m6A阅读蛋白YTHDF2介导的SREBF1 mRNA降解,最终抑制肝脏DNL和脂质沉积。由此,研究构建出一条新的Zfp217-METTL3-m6A-YTHDF2-SREBF1调控轴。该文于2026年2月13日投稿,6月29日修回,7月10日接收。
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【摘 要】
锌指蛋白217(zinc finger protein 217,Zfp217)可通过N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)依赖机制调控脂肪生成,但其在肝脏脂质代谢中的作用尚不清楚。非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)的主要特征是脂质稳态失衡导致肝脏甘油三酯(triglyceride,TG)蓄积,其表观遗传调控机制尚未得到充分阐明。
本研究发现,全身性Zfp217杂合敲除能够缓解高脂饮食(high-fat diet,HFD)诱导的小鼠肝脂肪变,表现为肝脏重量下降、肝脏及血清TG和总胆固醇(total cholesterol,T-CHO)水平降低,以及肝脏脂质沉积减少。
机制研究显示,Zfp217缺失通过下调脂质生成基因表达的核心调控因子——固醇调节元件结合转录因子1(sterol regulatory element-binding transcription factor 1,SREBF1),抑制肝脏新生脂肪生成(de novo lipogenesis,DNL)。
Zfp217可与甲基转移酶样蛋白3(methyltransferase-like 3,METTL3)发生物理相互作用并抑制其表达,从而降低SREBF1 mRNA特定编码序列(coding sequence,CDS)位点的m6A修饰。Zfp217缺失则增强METTL3依赖的SREBF1 mRNA特定位点m6A修饰,进而促进YTH结构域家族蛋白2(YTH domain-containing family protein 2,YTHDF2)介导的SREBF1转录本降解。
综上,本研究鉴定出一条新的Zfp217-METTL3-m6A-YTHDF2-SREBF1调控轴,该轴参与控制肝脏DNL及NAFLD进展,并提示Zfp217可能成为NAFLD潜在的干预靶点。
01
研究背景及科学问题
锌指蛋白217(zinc finger protein 217,Zfp217)可通过N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)依赖机制调控脂肪生成,但其在肝脏脂质代谢中的作用尚不清楚。非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)的主要特征是脂质稳态失衡导致肝脏甘油三酯(triglyceride,TG)蓄积,其表观遗传调控机制尚未得到充分阐明。
本研究发现,全身性Zfp217杂合敲除能够缓解高脂饮食(high-fat diet,HFD)诱导的小鼠肝脂肪变,表现为肝脏重量下降、肝脏及血清TG和总胆固醇(total cholesterol,T-CHO)水平降低,以及肝脏脂质沉积减少。
机制研究显示,Zfp217缺失通过下调脂质生成基因表达的核心调控因子——固醇调节元件结合转录因子1(sterol regulatory element-binding transcription factor 1,SREBF1),抑制肝脏新生脂肪生成(de novo lipogenesis,DNL)。
Zfp217可与甲基转移酶样蛋白3(methyltransferase-like 3,METTL3)发生物理相互作用并抑制其表达,从而降低SREBF1 mRNA特定编码序列(coding sequence,CDS)位点的m6A修饰。Zfp217缺失则增强METTL3依赖的SREBF1 mRNA特定位点m6A修饰,进而促进YTH结构域家族蛋白2(YTH domain-containing family protein 2,YTHDF2)介导的SREBF1转录本降解。
综上,本研究鉴定出一条新的Zfp217-METTL3-m6A-YTHDF2-SREBF1调控轴,该轴参与控制肝脏DNL及NAFLD进展,并提示Zfp217可能成为NAFLD潜在的干预靶点。
02
重要发现及亮点
Zfp217部分缺失缓解高脂饮食诱导的小鼠肝脂肪变
研究首先比较了全身Zfp217杂合敲除小鼠(Zfp217+/−)与野生型同窝小鼠(Zfp217+/+)在普通饲料(NC)和HFD条件下的肝脏表型。由于Zfp217纯合缺失会导致胚胎致死,因此研究采用杂合敲除模型。
在HFD条件下,与野生型小鼠相比,Zfp217+/−小鼠的肝脏重量以及肝重/体重比均显著降低,而普通饲料条件下两种基因型之间未见明显差异。
生化检测进一步显示,HFD喂养的Zfp217+/−小鼠肝脏及血清TG和T-CHO水平均明显降低;与此同时,反映肝损伤的血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)活性也显著下降。
H&E染色及油红O染色进一步证实,Zfp217部分缺失显著减少HFD诱导的肝细胞脂滴蓄积。
分子水平上,Zfp217部分缺失明显抑制SREBF1、PPARγ和SCD1等脂肪酸合成关键基因的表达,而对脂肪酸摄取相关的CD36以及脂肪酸β氧化相关的ACOX1和PGC1α表达没有明显影响。
同时,两种基因型小鼠的肝脏及血清非酯化脂肪酸(NEFA)水平基本相当。上述结果提示,Zfp217主要通过影响肝脏DNL,而非通过改变脂肪酸摄取、释放或氧化,调节肝脏脂质蓄积。
图1:Zfp217缺失可抵抗HFD诱导的肝脂肪变。(A、B)普通饲料(NC)喂养24周或高脂饮食(HFD)喂养16周的Zfp217+/+和Zfp217+/−小鼠肝脏重量及肝重占全身体重百分比(n=10)。(C)肝脏甘油三酯(TG)和(D)总胆固醇(T-CHO)水平(n=6)。(E–H)血清TG、T-CHO、丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)水平(n=6)。(I)各组肝组织H&E染色和油红O染色代表图,比例尺=100 μm(n=6)。(J)采用RT-qPCR检测NAFLD肝组织中SREBF1、SCD1和PPAR-γ的mRNA水平(n≥6)。所有数据均以均值±SEM表示。*p<0.05;**p<0.01。
Zfp217通过上调SREBF1促进肝细胞脂质蓄积
为了验证Zfp217是否可以直接在肝细胞中调节脂质沉积,研究者分别利用慢病毒sgRNA和siRNA在AML12小鼠肝细胞中敲低Zfp217,并采用棕榈酸与油酸(palmitic acid and oleic acid,PO)联合处理24小时模拟NAFLD样脂质蓄积。
Western blot证实Zfp217被有效敲低。
随后,BODIPY和油红O染色均显示,与相应对照细胞相比,Zfp217缺失的AML12细胞中脂滴明显减少,同时细胞内TG含量显著降低。
RT-qPCR显示,敲低Zfp217后,SREBF1、HMGCR和FASN等关键脂质生成基因表达下降;Western blot进一步证实,Zfp217缺失细胞中约125 kDa的SREBF1蛋白水平明显降低。
由于SREBF1是驱动肝脏DNL的核心转录因子,上述结果表明,Zfp217能够通过提高SREBF1表达促进肝细胞脂质蓄积。
图2:Zfp217通过上调SREBF1促进肝细胞脂质蓄积。 AML12细胞分别采用慢病毒(KD-NC、KD-Zfp217)或siRNA(Si-NC、Si-Zfp217)转染,并经棕榈酸和油酸(PO)处理24小时。(A)Western blot检测AML12细胞中Zfp217蛋白水平(n=3)。(B)BODIPY染色代表图,比例尺=20 μm(n=3)。(C、D)油红O染色代表图,比例尺=100 μm(n=10)。(E、F)AML12细胞中TG水平(n=3)。(G)采用RT-qPCR检测AML12细胞中SREBF1、HMGCR、FASN和SCD1的mRNA水平(n=3)。(H、I)采用Western blot检测AML12细胞中SREBF1蛋白水平(n=3)。所有数据均以均值±SEM表示。*p<0.05;**p<0.01。
Zfp217通过抑制METTL3表达降低整体m6A修饰水平
鉴于m6A修饰与脂质代谢及NAFLD密切相关,研究进一步分析Zfp217是否可以调控肝细胞中的m6A水平。
m6A dot blot和EpiQuik定量结果显示,敲低Zfp217可显著升高AML12细胞整体m6A水平;相反,过表达Zfp217则使m6A水平下降。
研究随后检测m6A甲基化系统中的主要“写入蛋白”METTL3、METTL14、WTAP以及“擦除蛋白”FTO和ALKBH5。
结果发现,Zfp217敲低能够显著提高METTL3蛋白水平,而Zfp217过表达则明显降低METTL3。相比之下,METTL14、WTAP、FTO及ALKBH5均未发生显著变化。
因此,Zfp217对整体m6A修饰水平的调控主要与METTL3表达变化有关,即Zfp217通过抑制METTL3表达降低整体m6A修饰。
图3:Zfp217通过下调METTL3抑制整体m6A水平。(A)采用dot blot检测m6A修饰水平,并以亚甲蓝染色作为对照(n=3)。(B)采用EpiQuik m6A RNA甲基化定量试剂盒检测相应AML12细胞中的相对m6A水平(n=3)。(C、D)在Zfp217沉默(C)或过表达(D)的AML12细胞中,采用Western blot检测m6A甲基转移酶METTL3、METTL14和WTAP以及去甲基化酶FTO和ALKBH5的蛋白水平(n=3)。所有数据均以均值±SEM表示。*p<0.05;**p<0.01。
Zfp217与METTL3发生物理相互作用并抑制SREBF1 mRNA特定CDS位点的m6A修饰
为了验证Zfp217是否通过METTL3依赖的m6A修饰调节SREBF1,研究者首先在AML12细胞中进行了免疫共沉淀(Co-IP)。
结果显示,Zfp217能够与METTL3相互免疫沉淀,反向Co-IP也得到相同结果,证实二者存在物理相互作用。
免疫荧光进一步显示,Zfp217和METTL3在AML12细胞的细胞质及细胞核中存在共定位。
随后,研究人员利用SRAMP数据库预测SREBF1 mRNA上的潜在m6A修饰位点,共获得5个候选位点。MeRIP-qPCR结果显示,敲低Zfp217后,SREBF1 mRNA 第2号位点的m6A富集程度显著增加,而其他预测位点并未出现明显改变。
双荧光素酶报告实验进一步显示,Zfp217沉默能够降低野生型SREBF1报告载体活性,但对于第2号m6A位点发生突变的报告载体不再产生这一效应。
同样,过表达METTL3能够抑制野生型SREBF1报告载体活性,而将第2号m6A位点突变后,这种效应消失。
此外,BODIPY染色显示,在敲低Zfp217的基础上同时敲低METTL3,可以逆转单独敲低Zfp217导致的脂质蓄积减少。
这些结果共同表明,Zfp217通过与METTL3发生物理相互作用,抑制SREBF1 mRNA特定CDS位点的m6A修饰,从而促进SREBF1表达和脂质蓄积。
图4:Zfp217与METTL3相互作用并抑制SREBF1 mRNA的m6A修饰。(A、B)在AML12细胞中进行Co-IP分析,以检测Zfp217与METTL3之间的相互作用(n=3)。(C)共聚焦显微镜显示AML12细胞中Zfp217(绿色)和METTL3(红色)的共定位,比例尺=10 μm(n=3)。荧光拓扑曲线显示C图Merge中白色直线所对应的荧光强度变化。(D)SREBF1的m6A修饰位点示意图。(E)采用MeRIP-qPCR分析SREBF1 mRNA上的m6A修饰水平(n=3)。(F)HEK293T细胞分别转染对照组或Zfp217干扰组,并转染含SREBF1 m6A共识序列的野生型或突变型载体,检测相对荧光素酶活性(n=3)。(G)HEK293T细胞分别转染对照组或METTL3过表达组,并转染含SREBF1 m6A共识序列的野生型或突变型载体,检测相对荧光素酶活性(n=3)。(H)AML12细胞经Si-Zfp217和/或Si-METTL3转染48小时后进行BODIPY染色(绿色),以显示细胞脂质蓄积情况,比例尺=100 μm(n=3)。所有数据均以均值±SEM表示。*p<0.05;**p<0.01。
YTHDF2以m6A依赖方式介导SREBF1 mRNA降解
YTH结构域家族蛋白是重要的m6A阅读蛋白。其中,YTHDF2已被证实能够促进m6A修饰mRNA降解,而YTHDC2对mRNA稳定性的作用则具有明显的情境依赖性。
研究人员因此推测,SREBF1 mRNA上的m6A修饰可能被YTH家族蛋白识别,从而改变其稳定性。
Western blot显示,Zfp217过表达可降低YTHDF2蛋白水平,而敲低Zfp217则增加YTHDF2表达;相比之下,YTHDC2水平基本不受影响。
随后,RT-qPCR结果显示,敲低YTHDF2能够显著提高SREBF1 mRNA水平。
RNA免疫共沉淀-qPCR(RIP-qPCR)进一步证实,YTHDF2可直接结合SREBF1 mRNA。
RNA稳定性实验则显示,YTHDF2缺失可延长SREBF1 mRNA的半衰期。
因此,Zfp217不仅能够通过抑制METTL3减少SREBF1 mRNA的m6A修饰,还能够降低YTHDF2水平,使SREBF1 mRNA逃避m6A依赖的降解,从而提高SREBF1 mRNA稳定性并促进其在肝细胞中的表达。
由上述结果,研究构建出完整的分子机制模型:在Zfp217表达较高时,Zfp217抑制METTL3和YTHDF2,降低SREBF1 mRNA特定CDS位点的m6A修饰及后续降解,从而增强SREBF1稳定性和表达,促进脂质生成基因转录、肝脏DNL及脂质蓄积。
相反,Zfp217缺失后,METTL3和YTHDF2水平升高,SREBF1 mRNA特定位点m6A修饰增强,进而加速YTHDF2介导的SREBF1 mRNA降解,最终降低脂质生成基因表达,抑制肝脏DNL并减轻肝脂肪变。
图5:Zfp217通过调控YTHDF2,以m6A依赖方式促进SREBF1 mRNA稳定性。(A、D)AML12细胞经PO处理24小时后,在Zfp217沉默或过表达条件下采用Western blot检测YTHDF2和YTHDC2的表达。(E)采用qPCR检测敲低YTHDF2对AML12细胞SREBF1 mRNA表达水平的影响(n=3)。(F)采用RIP-qPCR分析AML12细胞中SREBF1与内源性YTHDF2之间的相互作用;通过qPCR检测SREBF1富集,并以Input进行归一化(n=3)。(G)检测YTHDF2敲低AML12细胞中SREBF1 mRNA的寿命/稳定性,相对mRNA水平采用qPCR检测(n=3)。所有数据均以均值±SEM表示。*p<0.05;**p<0.01。
【贡献】★★★★★
本研究鉴定出一条此前未被明确揭示的Zfp217-METTL3-m6A-YTHDF2-SREBF1调控轴,该通路参与控制肝脏新生脂肪生成和NAFLD进展。
机制上,Zfp217能够与METTL3发生物理相互作用并抑制其表达,从而降低SREBF1 mRNA特定CDS区域的m6A修饰。同时,Zfp217还下调YTHDF2,使未经充分m6A修饰的SREBF1 mRNA降解减少。二者共同提高SREBF1 mRNA稳定性和表达水平,继而增强脂质生成基因表达、肝脏DNL及脂质蓄积。
相反,Zfp217缺失可上调METTL3和YTHDF2,增强SREBF1 mRNA的m6A修饰,并促进YTHDF2介导的SREBF1转录本降解,从而降低脂质生成基因表达、抑制DNL并减轻肝脂肪变。
总体而言,本研究建立了Zfp217作为肝脏脂质代谢重要表观转录调节因子的作用框架,扩展了对m6A依赖性转录后调控参与代谢性肝病的认识,并提示Zfp217可能成为NAFLD潜在的干预靶点。需要注意的是,作者也指出目前采用的是全身Zfp217杂合敲除模型,尚需肝脏特异性敲除模型进一步验证;此外,Zfp217调控METTL3和YTHDF2表达的具体上游机制以及其在人类NAFLD中的临床相关性仍有待进一步研究。
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