Alkbh1,也称为AlkB同源物1,是一种重要的DNA和RNA去甲基化酶。在DNA中,Alkbh1主要负责N6-甲基腺嘌呤(6mA)的去甲基化过程。6mA是一种在原核生物中广泛存在的DNA修饰,但近年来研究表明,6mA也存在于人类基因组中,并在人类细胞中发挥着重要作用。Alkbh1通过去甲基化作用,调控基因的表达和生物学过程[5]。
在RNA中,Alkbh1主要负责tRNA的N1-甲基腺苷(m1A)的去甲基化过程。tRNA是蛋白质合成和细胞信号传导网络中的核心组分,其功能受到其修饰状态的严重影响。Alkbh1通过去甲基化tRNA,调节翻译的起始和tRNA在蛋白质合成中的使用。这一过程是动态的,并响应葡萄糖的可用性以影响翻译。这揭示了tRNA的可逆甲基化作为一种新的转录后基因表达调控机制[2]。
Alkbh1在多种疾病中发挥重要作用,包括血管钙化、肿瘤和脂肪肝。在慢性肾脏病(CKD)中,Alkbh1的去甲基化作用可以促进血管平滑肌细胞(VSMCs)的成骨性重编程,进而导致血管钙化(VC)。研究发现,随着VC的严重程度增加,CKD患者白细胞中6mA水平显著降低。Alkbh1的过表达加剧了VC的进展和成骨性重编程,而其消耗则减弱了这些过程。这表明,靶向Alkbh1可能是减轻CKD患者VC负担的一种治疗方法[1]。
在肿瘤中,Alkbh1的表达与胃腺癌(STAD)的进展相关。研究发现,Alkbh1的表达与STAD的晚期临床阶段和总体生存率降低相关。Alkbh1的表达与肿瘤免疫微环境中的巨噬细胞浸润有关。此外,Alkbh1的基因多态性与胃癌的易感性相关,其中ALKBH1 rs1076496 GA/GG基因型与≥55岁人群的GC风险增加相关[3][4]。
在脂肪肝中,Alkbh1的表达与肝细胞脂肪变性相关。研究发现,脂肪肝小鼠和人类脂肪肝组织中DNA 6mA水平显著增加,而ALKBH1的表达则显著降低。Alkbh1的消耗增加了基因组6mA水平,并加速了饮食诱导的肝脂肪变性和代谢功能障碍。Alkbh1的过表达足以抑制脂质摄取和合成,并缓解饮食诱导的肝脂肪变性和胰岛素抵抗。这表明,Alkbh1作为一种表观遗传抑制因子,在肝脏脂肪酸代谢中发挥着重要作用,并可能成为非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)治疗的潜在靶点[6]。
综上所述,Alkbh1作为一种DNA和RNA去甲基化酶,在多种生物学过程中发挥着重要作用。Alkbh1在血管钙化、肿瘤和脂肪肝等疾病中发挥着重要作用,并可能成为这些疾病的治疗靶点。未来需要进一步研究Alkbh1在疾病发生发展中的具体机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Ouyang, Liu, Su, Xiaoyan, Li, Wenxin, Chen, Jie, Huang, Hui. . ALKBH1-demethylated DNA N6-methyladenine modification triggers vascular calcification via osteogenic reprogramming in chronic kidney disease. In The Journal of clinical investigation, 131, . doi:10.1172/JCI146985. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34003800/
2. Liu, Fange, Clark, Wesley, Luo, Guanzheng, Pan, Tao, He, Chuan. 2016. ALKBH1-Mediated tRNA Demethylation Regulates Translation. In Cell, 167, 816-828.e16. doi:10.1016/j.cell.2016.09.038. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27745969/
3. Chang, Renin, Tsui, Kuan-Hao, Pan, Li-Fei, Li, Chia-Jung. 2024. Spatial and single-cell analyses uncover links between ALKBH1 and tumor-associated macrophages in gastric cancer. In Cancer cell international, 24, 57. doi:10.1186/s12935-024-03232-5. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38317214/
4. Li, Yue, Zhou, Dalei, Liu, Qing, Ye, Zulu, He, Caiyun. 2022. Gene Polymorphisms of m6A Erasers FTO and ALKBH1 Associated with Susceptibility to Gastric Cancer. In Pharmacogenomics and personalized medicine, 15, 547-559. doi:10.2147/PGPM.S360912. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35669943/
5. Xiao, Chuan-Le, Zhu, Song, He, Minghui, Wang, Kai, Yan, Guang-Rong. 2018. N6-Methyladenine DNA Modification in the Human Genome. In Molecular cell, 71, 306-318.e7. doi:10.1016/j.molcel.2018.06.015. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30017583/
6. Luo, Liping, Liu, Ya, Nizigiyimana, Paul, Huang, Yan, Zhou, Haiyan. 2022. DNA 6mA Demethylase ALKBH1 Orchestrates Fatty Acid Metabolism and Suppresses Diet-Induced Hepatic Steatosis. In Cellular and molecular gastroenterology and hepatology, 14, 1213-1233. doi:10.1016/j.jcmgh.2022.08.011. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36058506/