m6A Metilasyonu Osteoblastik Farklılaşmayı ve Kemik Yeniden Şekillenmesini Düzenler

1Kinesiyoloji Okulu, Şanghay Spor Üniversitesi, Şangay, Çin
2Spor Bilimleri Okulu, Wenzhou Tıp Üniversitesi, Wenzhou, Çin
3Beden Eğitimi ve Spor Bilimleri Fakültesi, Güney Çin Normal Üniversitesi, Guangzhou, Çin
4Biyomedikal Bilimler Okulu, Batı Avustralya Üniversitesi, Perth, WA, Avustralya

Osteoporoz, kemik metabolizmasının dengesizliği nedeniyle kemik kütlesinde azalma ile karakterize, yaşlanan popülasyonun yaygın bir kemik hastalığıdır. Osteoporozun önlenmesi ve tedavisi farklı araştırmacılar tarafından araştırılsa da osteoporozun altında yatan mekanizmalar tam olarak net değildir. N6 metiladenozin (m6A), “yazarlar”, “okuyucular” ve “silgiler” olarak adlandırılan proteinlerle etkileşimi yoluyla işlev gören metillenmiş bir adenozin nükleotididir. m6A’nın epigenetik düzenlemesinin mRNA işleme, nükleer ihracat, çeviri ve eklemeyi etkilediği gösterilmiştir. Hücresel düzeyde, m6A modifikasyonunun kemik iliği mezenkimal kök hücreleri (BMSC), osteoblastlar, ve ALP, Runx2, Osterix, VEGF ve diğer ilgili genlerin ekspresyonunu düzenleyerek osteoklastlar. Ayrıca kemik homeostazının düzenlenmesinde önemli rol oynayan PTH/Pth1r, PI3K-Akt, Wnt/β-Catenin ve diğer sinyal yolları da m6A tarafından düzenlenir. Bu nedenle, m6A modifikasyonu osteoporoz tedavisi için yeni bir yaklaşım sağlayabilir. m6A modifikasyonunun kemik sağlığı ve osteoporozun düzenlenmesindeki kilit rolleri bu makalede burada gözden geçirilmektedir.

1. Giriş

Epigenetik modifikasyonlar, gen ekspresyonunu ve translasyonunu düzenler ve hücre gelişimini ve farklılaşmasını etkiler (Kohli ve Zhang, 2013). Epigenetik anormallikler, DNA, RNA ve histon modifikasyonu dahil olmak üzere farklı şekillerde ortaya çıkabilir (Litt ve diğerleri, 2001; Akhavan-Niaki ve Samadani, 2013; Xu ve diğerleri, 2016; Roignant ve Soller, 2017). RNA, DNA genetik bilgisini proteinlere iletir ve RNA transkripsiyon sonrası modifikasyon yoluyla biyolojik işlemlere katılır. Önceki çalışmalar 150’den fazla RNA modifikasyonu türü tanımlamıştır (Helm ve Motorin, 2017). Bunlar arasında N6-metiladenozin (m6A) modifikasyonu, mRNA’ların nitrojen-6 pozisyonundaki adenosin bazında meydana gelen, memeli hücrelerinde en yaygın gen modifikasyonudur (Desrosiers ve diğerleri, 1974; Wei ve diğerleri, 1975). m6A’nın çekirdek dizisi RRm ^6’dırACH ([G/A/U] [G gt; A]m ⁶ AC [U gt; A gt; C]), mRNA’nın (Dominissini et) bitişiğindeki 3′ çevrilmemiş bölgede (3’UTR) yer alır. diğerleri, 2012; Meyer ve diğerleri, 2012). Diğer gen modifikasyonlarından farklı olarak, m6A’nın modifikasyonu dinamik olarak tersine çevrilebilir ve öncül mRNA’ların olgunlaşmasını, çevrilmesini ve bozunmasını düzenler (Haussmann ve diğerleri, 2016; Guo ve diğerleri, 2017; Yu ve diğerleri, 2018). m6A’daki bir artış onkoproteinlerin ekspresyonunu teşvik ettiğinden, m6A RNA metilasyonu hastalıkların gelişimine katılır. Çalışmalar, m6A’nın yüksek prevalansının, mide, akciğer, meme ve karaciğer kanser hücreleri dahil olmak üzere kanser hücrelerinin çoğalmasını, istilasını ve hayatta kalmasını artırabileceğini ortaya koymuştur (Zhang ve diğerleri, 2016; Du ve diğerleri, 2017; Cai). ve diğerleri, 2018; Chen ve diğerleri, 2019; Lin ve diğerleri, 2019).

Son araştırmalar, m6A metilasyonunun osteoporoz (Wu ve diğerleri, 2018), osteoartrit (Liu ve diğerleri, 2019) ve osteosarkom (Miao ve diğerleri, 2019; Wang) gibi kemikle ilişkili hastalıkların gelişiminde rol oynadığını göstermiştir. ve diğerleri, 2019). Osteoporoz, kemik kütlesinde azalma ve kemik yapısının bozulması ile kemik kırılma riskini artıran bir kemik metabolik hastalığıdır (Felsenberg ve Boonen, 2005). Dünya çapında yaşlanan nüfusun artmasıyla birlikte osteoporoz prevalansı hızla artmakta ve hasta sayısının şu anda 200 milyondan fazla olduğu tahmin edilmektedir (Tian ve ark., 2017; Shapiro ve ark., 2019). Hastanın kemikleri giderek kırılgan hale gelir ve kolayca kırılabilir, bu da insanların yaşam süresini ve yaşam kalitesini ciddi şekilde etkiler (Muftic ve ark., 2013; Shapiro ve ark., 2019). m6A RNA metilasyonu, sitokinleri, hormonları ve sinyal yollarını etkileyerek kemik oluşumu ve emiliminin düzenlenmesinde çok önemli bir rol oynar. Bu çalışma, m6A’nın osteoporoz üzerindeki etkisini, özellikle de çoklu mekanizmalar yoluyla kemik homeostazı ile olan ilişkisini gözden geçirmektedir.

2 m6A Metilasyonuna Temel Giriş

m6A, ökaryotik haberci RNA’daki en yaygın dahili modifikasyonlardan biridir. m6A, RNA’nın yer değiştirmesini, dışa aktarılmasını, çevrilmesini ve bozulmasını etkileyerek gen ifadesini düzenler (Huang ve diğerleri, 2020). Bu nedenle, dinamik m6A modifikasyonu birçok fizyolojik süreç için önemlidir. M6A’nın bolluğu ve işlevi, metiltransferazların (“yazarlar”), bağlayıcı proteinlerin (“okuyucular”) ve demetilazların (“silgiler”) etkileşiminden etkilenir (Panneerdoss ve diğerleri, 2018; Shi ve diğerleri, 2019).

2.1 Yazarlar

Yazarlar, bir metil grubunu adenosinin N-6 konumuna aktarırlar. N-metiladenozin (mA), esas olarak Wilms tümörü 1 ile ilişkili proteini (WTAP), metiltransferaz benzeri 3’ü (METTL3) ve metiltransferaz benzeri14’ü (METTL14) kapsayan m6A metiltransferaz kompleksi tarafından katalize edilir (Ping ve diğerleri, 2014) . METTL3, mRNA’ların alternatif eklenmesini düzenlemede önemli bir katalitik rol oynar (Ke ve diğerleri, 2017; Xu ve diğerleri, 2017; Feng ve diğerleri, 2018), METTL14 ise RNA substrat bağlanmasına yardımcı olur (Wang ve diğerleri, 2016) . METTL3-MELLT14 kompleksinin nükleer beneklerde yer alması ve in vivo m6A metiltransferazın aktivasyonunu katalize etmesi için WTAP gereklidir (Ping ve diğerleri, 2014).

Son zamanlarda, KIAA1429 (VIRMA, vir benzeri m6A metiltransferaz ilişkili) (Schwartz ve diğerleri, 2014), metiltransferaz benzeri protein 16 (METTL16) (Warda ve diğerleri) gibi metiltransferaz kompleksinin artan sayıda diğer bileşenleri bulunmuştur. ., 2017), RNA bağlayıcı motif proteini 15 (RBM15), RBM15B (Patil ve diğerleri, 2016) ve 13 içeren çinko parmak CCCH tipi (ZC3H13) (Wen ve diğerleri, 2018). Bu proteinler, kompleksin stabilitesini düzenlemek ve mRNA’ların m6A metilasyonunu etkilemek için metiltransferaz kompleksi ile etkileşime girer (Knuckles ve diğerleri, 2018). Bununla birlikte, m6A metiltransferazın anlaşılması hala keşif niteliğindedir, bu nedenle bu yazarlar üzerinde daha fazla araştırma yapılmaya devam etmektedir.

2.2 Okuyucular

Okuyucular, m6A ile modifiye edilmiş RNA’ların stabilitesini ve çevirisini modüle eder (Wang ve diğerleri, 2014; Wang ve diğerleri, 2015). En yaygın m6A “okuyucu” protein türü, benzersiz YTH alanını içeren ve aşağı akış hedeflerini düzenlemek için doğrudan m6A’ya bağlanan YTHDF1, YTHDF2, YTHDF3, YTHDC1 ve YTHDC2 dahil olmak üzere YTH ailesidir (Luo ve Tong, 2014; Xu ve diğerleri, 2014; Kasowitz ve diğerleri, 2018). Bunların arasında YTHDF3, esas olarak metillenmiş mRNA’ları zayıflattı ve ardından YTHDF1 ve YTHDF2 ile işbirliği yaparak çeviriyi azalttı. Böylece, bu üç YTHDF proteini, metillenmiş mRNA’ları düzenlemek için etkileşime girer ve koordine olur (Shi ve diğerleri, 2017). İkinci tip “okuyucu” proteinler, çekirdekteki RNA substratlarının olgunlaşmasını düzenleyen heterojen nükleer ribonükleoprotein (HNRNP) ailesi proteinleridir (HNRNPA2B1, HNRNPC, HNRNP G) (Alarcón ve diğerleri, 2015; Liu ve diğerleri, 2015). m6A metilasyonuna odaklanan daha fazla çalışmayla, insülin benzeri büyüme faktörü 2 mRNA bağlayıcı proteinler (IGF2BP) (Huang ve diğerleri, 2018), lösin açısından zengin pentatrikopeptit tekrarı gibi diğer RNA bağlayıcı proteinler (Okuyucular) bulunmuştur. içeren (LRPPRC) ve frajil X zeka geriliği 1 (FMR1) (Zhang ve ark., 2018). Potansiyel okuyucu sayısı fazladır ve m6A modifikasyonları, geniş bir araştırma alanı içeren biyolojik işlevleri yerine getirmek için okuyuculara bağlıdır.

2.3 Silgiler

Demetilaz (“silgiler”) m6A’nın metil grubunu RNA’lardan çıkarabilir, bu da m6A’nın metilasyonunun dinamik bir süreç olduğunu ve geri dönüşümlü olduğunu gösterir. İki yaygın demetilaz vardır: yağ kütlesi ve obezite ile ilişkili protein (FTO) ve alkB homolog 5 (ALKBH5) (Jia ve diğerleri, 2011; Zheng ve diğerleri, 2013). FTO ilk olarak insanlarda vücut kütlesi ve obezite ile ilgili olarak rapor edilmiştir (Dina ve diğerleri, 2007; Zhao ve diğerleri, 2014). 2011’de Jia ve ark. (2011), FTO’nun kısmen nükleer benekler üzerinde bulunduğunu ve nükleer RNA’daki m6A’nın FTO’nun fizyolojik substratı olduğunu buldu. FTO, glikoliz (Qing ve diğerleri, 2021) ve adipogenez (Wang ve diğerleri, 2020a) gibi fizyolojik aktiviteleri etkilemek için RNA’lardaki m6A metilasyonunu ortadan kaldırır. FTO tükenmesi, poliadenilatlı RNA’ların toplam m6A seviyelerinde kayda değer bir artışa neden olur. ALKBH5 ayrıca çekirdeğe yerleşir ve demetilasyon aktivitesi yoluyla mRNA ihracatını ve RNA metabolizmasını önemli ölçüde etkiler. Alkbh5 eksikliği olan erkek fareler, anormal spermatogenez ve apoptoz yoluyla doğurganlığı bozan artan m6A mRNA ekspresyonu gösterdi (Zheng ve diğerleri, 2013). Şu anda, birkaç protein demetilasyon aktivitesi sergiliyor. Ek m6A demetilazların işlevleri ve mekanizmaları hala daha fazla madenciliğe ihtiyaç duyuyor.

3 Kemik Hücrelerinde m6A Metilasyonunun Düzenlenmesi

İnsan kemikleri, kemik oluşumu ve emilimi yoluyla yeniden şekillenmeye maruz kalır ve osteogenez ile osteoklastogenez arasındaki koordinasyon kemik sağlığını korur (Felsenberg ve Boonen, 2005). Bu dengenin herhangi bir şekilde bozulması, temel olarak kemik kütlesi kaybı, kemik gücünün azalması ve kırık riskinde artış ile karakterize edilen osteoporoz da dahil olmak üzere kemikle ilgili hastalıklara yol açar (Bliuc ve ark., 2015; Onsensus Development, 2001). Çeşitli çalışmalar, m6A metilasyonunun kemik iliği mezenkimal kök hücreleri (BMSC’ler) ve osteoblastlar dahil olmak üzere kemik hücrelerinin düzenlenmesinde önemli bir rol oynadığını göstermiştir (Wu ve diğerleri, 2018; Yu ve diğerleri, 2019a; Mi ve diğerleri, 2020; Yan ve diğerleri, 2020). Böylece, m6A metilasyonu osteoporozun önlenmesi ve tedavisi için yeni bir yaklaşım açabilir.

3.1 Kemik İliği Mezenkimal Kök Hücrelerinde m6A Metilasyonunun Düzenlenmesi

BMSC’ler, osteoblastlara, kondrositlere ve kemik iliği adipositlerine farklılaşabilen çoklu farklılaşma potansiyel hücreleridir. BMSC’ler, osteojenik ve lipojenik farklılaşmayı dengeleyerek insan iskelet sağlığında önemli bir rol oynar (Kawai ve diğerleri, 2009; Chen ve diğerleri, 2016). Mezenkimal kök hücrelerin adipositlere tercihli olarak farklılaşması, kemik iliği yağında artışa ve osteoblastlarda ve osteositlerde azalmaya yol açarak kemik kütlesi kaybına ve hatta osteoporoz gelişimine neden olur (Rosen ve diğerleri, 2009; Scheller ve Rosen, 2014). .

METTL3, m6A metilasyonunu katalize etmede çok önemli bir rol oynadığından, önceki çalışmalar öncelikle osteogenezde METTL3 aracılı m6A metilasyonunu düzenlemeye odaklanmıştır. Son zamanlarda, Wu ve ark. (2018), BMSC’lerde METTL3’ün koşullu devre dışı bırakılmasının kemik kaybını artırdığını, kemik oluşumunun bozulmasına ve farelerde osteoporozun patolojik özelliklerinin gelişmesine yol açtığını gösterdi; bu, BMSC’lerde METTL3 aracılı m6A metiltransferazın aşağı regülasyonunun osteoporozu indüklediğini gösterir. Bulgular ayrıca m6A metiltransferazın düzensizliğinin adiposit farklılaşmasını arttırdığını ve osteoblast farklılaşmasını azalttığını ve bunun da osteogenezde bir azalmaya yol açtığını ortaya koydu. Mekanik olarak, METTL3 aracılı m6A metiltransferaz, Pth1r’yi (paratiroid hormon reseptörü-1) hedefledi ve protein translasyonunu azalttı, PTH (paratiroid hormonu)-Pth1r sinyalinin işlevini bozmuştur ve düzensiz BMSC kaynaklı osteoblastlar (Wu ve diğerleri, 2018). Tian ve ark. (2019), hem ALP aktivitesi hem de mineralize nodüller azaldığından, METTL3’ün aşağı regülasyonunun BMSC’lerde erken ve daha sonra osteoblast farklılaşmasını azalttığını keşfetti, bu da METTL3 aracılı m6A metiltransferazın aşağı regülasyonunun BMSC’lerde osteoblast farklılaşmasını etkilediğini gösterir. Araştırmalar, METTL3’ün demonte ekspresyonundan sonra m6A metiltransferazın aşağı akış hedefi olarak Runx2 ve Osterix gibi osteojenik ilişkili genlerin ekspresyonunun azaldığını ortaya koydu (Tian ve diğerleri, 2019). Ayrıca Akt fosforilasyonunun azalması ve PI3K-Akt sinyal yolunun aşağı regülasyonu da kemik oluşumunda METTL3 aracılı m6A’yı düzenler (Marie, 2012; Tian ve diğerleri, 2019). Sürekli, BMSC’lerde METTL3’ün yıkılması adiposit farklılaşmasını arttırdı. Yao ve ark. (2019), domuz BMSC’lerinde METTL3’ün susturulmasının Janus kinaz1 (JAK1) mRNA m6A modifikasyon seviyelerini azalttığını ve JAK1/STAT5/C–EBPβ sinyal yolu aracılığıyla adipogenezi desteklediğini göstermiştir. Bu sonuçlar, BMSC’lerde METTL3’ün aşağı regülasyonunun osteoblast farklılaşmasını baskıladığını ve adiposit farklılaşmasını destekleyerek kemik oluşumunun azalmasına ve hatta osteoporoz gelişimine yol açtığını gösterdi.

Aksine, METTL3’ün aşırı ekspresyonu, mRNA Runx2’nin stabilitesini korumak için Runx2’nin m6A metilasyonunu doğrudan teşvik ederek ovariektomize farelerde osteojenik farklılaşmayı arttırdı ve BMSC işlev bozukluğunu iyileştirdi, bu da Runx2’nin yüksek bir ekspresyon seviyesine yol açtı. Ek olarak, öncü miR-320’nin m6A metilasyonu, BMSC’lerde olgun miR-320’nin aşağı regülasyonu yoluyla METTL3 aşırı ekspresyonunun osteogenez üzerindeki etkisini dolaylı olarak güçlendirdi. Ayrıca olgun miR-320 seviyelerinin aşağı regülasyonu, in vivo olarak METTL3 sessizliğinin neden olduğu kemik kaybına karşı korunmuştur (Yan ve diğerleri, 2020).

Ek olarak, m6A metilasyonu kan damarları yoluyla kemik oluşumunu etkiler. Önceki çalışmalar, üç homolog eklenmiş varyant, 120, 164 ve 188 dahil olmak üzere vasküler endotel büyüme faktörünün (VEGF) anjiyogenezi ve osteogenezi desteklediğini bulmuştur (Breier ve diğerleri, 1992; Wallner ve diğerleri, 2015; Hu ve Olsen, 2016) ; Tong ve diğerleri, 2019). Tian ve ark. (2019), METTL3’ün düşürülmesinin VEGFA (VEGFA-164 ve VEGFA -188) ifadesini azalttığını göstermiştir. Önceki çalışmalar, VEGFA-164 ve VEGFA-188’in BMSC’lerden osteoblastların çoğalmasını ve farklılaşmasını desteklediğini göstermiştir (Carmeliet ve diğerleri, 1999), bu da METTL3’ün ayrıca BMSC’lerde VEGF’nin m6A metilasyonu ve ardından karşılıklı tanıtım yoluyla kemik oluşumunu düzenlediğini öne sürer. kemikte anjiyogenez ve osteogenez (Ramasamy ve diğerleri, 2014).

Daha ileri araştırmalar, METTL3’ün, osteogenez inhibitörü NF-κB’yi yukarı doğru düzenleyen ve böylece kemik oluşumunu baskılayan adet kanından türetilen mezenkimal kök hücrelerde (MenSC’ler) MYD88-RNA’nın m6A metilasyonunun aktivasyonunu desteklediğini gösterdi. METTL3’ün yıkılması, IκBa’nın bozulmasını ve p65’in S536 bölgesi fosforilasyonunu inhibe etti, böylece NF-κB nükleer translokasyonunu sınırladı ve aşağı akış transkripsiyonunu baskıladı. Daha ilginç bir şekilde ALKBH5, MYD88-RNA’nın demetilazı ile bu sonuçları tersine çevirdi (Yu ve diğerleri, 2019a). Yakın zamanda yapılan bir çalışma, ALKBH5’in BMP2 (Wang ve diğerleri, 2020b) ve TRAF4’ü (Cen ve diğerleri, 2020) hedef alarak osteogenezi etkilediğini göstermiştir. FTO ayrıca m6A demetilasyonu yoluyla BMSC’lerin osteojenik farklılaşmasını da inhibe eder (Zhang ve diğerleri, 2020).

Bu çalışmalar, METTL3 aracılı m6A metilasyonunun kemik oluşumunu birçok seviyede düzenleyebileceğini ve osteoporoz tedavisi için yeni stratejiler sağlayabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, m6A metilasyonunun BMSC’leri ve kemik oluşumunu düzenlemedeki rolünü daha iyi anlamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.

3.2 Osteoblastlarda m6A Metilasyonunu Düzenleme

Çalışmalar ayrıca m6A metilasyonunun osteoblast farklılaşmasını düzenlediğini göstermiştir. Mi ve ark. (2020), METTL3’ün aşağı regülasyonunun, miR-7212-5p’nin olgunlaşmasını önleyerek in vitro ve in vivo osteojenik süreci desteklediğini keşfetti. Diğer çalışmalar, miR-7212-5p’nin FGFR3’ü hedefleyerek MC3T3-E1 hücrelerinin osteoblast farklılaşmasını inhibe ettiğini gösterdi. Bu bulgular, METTL3’ün MC3T3-E1 hücrelerinde osteojenik ilişkili genleri inhibe ettiğini göstermektedir. METTL3’ün özellikle farklı hücre dizilerinde osteojenik farklılaşmada ikili bir rolü olduğu görülüyordu. Önemli bir RNA demetilaz olan FTO, osteoblast farklılaşmasını modüle etmede de önemli bir rol oynar. Shen ve ark. (2018), FTO’nun insanlarda ve farelerde yaşlanma veya osteoporoz sırasında yukarı regüle edildiğini, bunun da BMSC farklılaşmasını adipositlere ve aşağı regüle osteoblastlara doğru yukarı regüle ettiğini buldu. İlginç bir şekilde, osteoblastlarda FTO’nun koşullu nakavt edilmesi, ovariektomi (OVX) farelerinde osteopeninin ilerlemesini inhibe etti, ancak sahte olarak ameliyat edilen farelerde engellemedi. Mekanik olarak, GDF11 (büyüme farklılaşma faktörü 11)-FTO-PPARγ (peroksizom proliferatörü ile aktive edilen reseptör-gama) sinyali, osteoblastların farklılaşmasını engeller ve insanlarda ve farelerde osteoporozu destekler. Benzer şekilde, Zhang ve ark. (2019), osteoblastlarda FTO’nun koşullu nakavt edilmesinin, vahşi tip farelere kıyasla 12 haftalık farelerde kemik hacminde hiçbir fark göstermediğini buldu. Bununla birlikte, osteoblastlarda FTO nakavtı olan 30 haftalık fareler, vahşi tip farelere göre daha düşük kemik hacmine sahipti. Bu fenomen, kullanılan farklı hayvan modelleri ile açıklanabilir. Ek olarak, Wang ve ark. (2019), osteosarkom hücrelerinde transkriptomun m6A metilomunu kemoterapi ile inceledi, m6A metilasyon modifikasyonunun, Wnt ve Notch sinyal yolları yoluyla osteosarkom hücrelerinin (OSC’ler) totipotensini potansiyel olarak etkileyebileceğini gösterir. Miao ve ark. (2019) ayrıca, OSC’lerde METTL3 aracılı m6A metilasyonunun, m6A lenfoid arttırıcı faktör-1 (LEF1) seviyelerini desteklediğini ve osteoblast farklılaşması ve osteogenezde kritik bir rol oynayan Wnt/β-katenin sinyal yolunu yukarı doğru düzenlediğini bulmuştur (Wang ve ark. ., 2017; Zheng ve diğerleri, 2020). Bu bulgular, m6A metilasyonunun insanlarda ve farelerde osteoblast farklılaşmasını etkilediğini göstermiştir. (2019) ayrıca, OSC’lerde METTL3 aracılı m6A metilasyonunun, m6A lenfoid arttırıcı faktör-1 (LEF1) seviyelerini desteklediğini ve osteoblast farklılaşması ve osteogenezde kritik bir rol oynayan Wnt/β-katenin sinyal yolunu yukarı doğru düzenlediğini bulmuştur (Wang ve ark. ., 2017; Zheng ve diğerleri, 2020). Bu bulgular, m6A metilasyonunun insanlarda ve farelerde osteoblast farklılaşmasını etkilediğini göstermiştir. (2019) ayrıca, OSC’lerde METTL3 aracılı m6A metilasyonunun, m6A lenfoid arttırıcı faktör-1 (LEF1) seviyelerini desteklediğini ve osteoblast farklılaşması ve osteogenezde kritik bir rol oynayan Wnt/β-katenin sinyal yolunu yukarı doğru düzenlediğini bulmuştur (Wang ve ark. ., 2017; Zheng ve diğerleri, 2020). Bu bulgular, m6A metilasyonunun insanlarda ve farelerde osteoblast farklılaşmasını etkilediğini göstermiştir.

3.3 Osteoklastlar Üzerinde m6A Metilasyonunu Düzenleme

Osteoklastların aracılık ettiği kemik rezorpsiyonu, kemik metabolizmasında önemlidir. Son zamanlarda yapılan bir araştırma, m6A metilasyonunun osteoklast farklılaşmasında ve kemik erimesinde önemli bir rol oynadığını ortaya koydu (Salzman, 2016). RNA metilaz METTL3, circ_0008542’de (kapalı dairesel yapıya sahip kodlamayan RNA) 1956 bp boyunca m6A seviyelerini etkiledi ve osteoklast kaynaklı kemik emiliminin başlamasını destekledi. Circ_0008542, miRNA-185-5p’nin rekabetçi bağlanmasını yukarı doğru düzenledi ve hedef gen RANK’ın ifadesini destekledi. Bunun yerine RNA demetilaz ALKBH5, aşırı kemik rezorpsiyonunu kurtarmak için circ_0008542 ile miRNA-185-5p kombinasyonunu aşağı doğru regüle etti (Wang ve diğerleri, 2021). Ayrıca m6A’nın interlökin-1β (IL-1β), IL-6, interferon-gamma (IFN-γ), ve kemik bağışıklık sistemi yoluyla kemik kaybına yol açan tümör nekroz faktörü-α (TNF-α) (Neurath ve Finotto, 2011; Briot ve Roux, 2015; van Bodegraven ve Bravenboer, 2019). Östrojen eksikliği ayrıca enflamatuar sitokinleri artırır (Tsangari ve diğerleri, 2004), ardından osteoklastların aktivasyonu, artan kemik erimesi ve osteoporoz (Chen ve diğerleri, 2017). Liu ve ark. (2019) ayrıca IL-1 β ile indüklenen kondrosit iltihabı süreci sırasında METTL3 mRNA’nın ekspresyon seviyesinin doza bağlı bir şekilde arttığını bulmuştur. Aynı zamanda, METTL3’ün yıkılması, IL-6, IL-8, IL-12 ve TNF-a dahil olmak üzere kondrositlerdeki enflamatuar faktörlerin mRNA ekspresyon seviyesini düşürdü; bu, m6A mRNA metilasyonunun, kondrositlerde enflamatuar hasarı desteklediğini düşündürür. Başka bir çalışma, “okuyucu” protein YTHDF2’nin yıkılmasının, MAP4K4 ve MAP2K4’ün ekspresyonunu arttırdığını, ardından aktive edilmiş MAPK ve NF-κB sinyal yollarını, yukarı regüle edilmiş osteoklast farklılaşmasını ve RAW 264.7 hücrelerinde gelişmiş LPS kaynaklı stimülasyonu bulmuştur (Yu ve ark., 2019b). Bu sonuçlar, m6A mRNA metilasyonunun, osteoklastların enflamatuar tepkiler yoluyla düzenlenmesinde kritik bir rol oynadığını göstermektedir.

4 Sonuç ve Beklentiler

Özet olarak, m6A metilasyonu osteojenik farklılaşmayı ve kemik metabolizmasını düzenlemiştir. Ancak m6A metilasyonunun işlevi, kemik oluşumunu farklı şekillerde destekleyebileceği veya engelleyebileceği “iki ucu keskin bir kılıç” gibi olabilir (Şekil 1; Tablo 1). Kuşkusuz m6A düzenlemesi, kemik metabolizmasının moleküler mekanizması hakkında yeni bilgiler sağlamıştır.

ŞEKİL 1 . Kemikte m6A modifikasyonunun moleküler mekanizması ve fizyolojik düzenleme rolleri. M6A esas olarak METTL3–METTL14–WTAP metiltransferaz kompleksi tarafından katalize edilir ve demetilazlar ALKBH5 ve FTO, m6A’nın metil grubunu RNA’lardan çıkarır. YTH alan ailesinin okuyucuları, m6A metilasyon kodunu tanıyan ve onu sinyallere dönüştüren efektörlerdir. M6A modifikasyonu, Runx2, Osterix, VEGF, RANK ve kemik metabolizmasını etkileyen diğer ilgili genlerin ekspresyonunu düzenler. Ayrıca PTH/Pth1r, PI3K-Akt, NF-κB ve diğer sinyal yollarına da kemik homeostazının düzenlenmesinde önemli olan m6A aracılık etmiştir.

TABLO 1 . Kemikte m6A RNA metilasyonu tarafından uygulanan çoklu fonksiyonlar.

Bununla birlikte, m6A modifikasyonunun kemik metabolizması üzerindeki çalışması henüz emekleme aşamasındadır. İlk olarak, kemikte m6A ile ilgili mevcut araştırma esas olarak Yazarlara odaklandı; m6A Silgilerinin ve Okuyucularının kemik metabolizmasındaki mekanizması daha fazla çalışma gerektirir. m6A’nın metilasyonu dinamik ve tersine çevrilebilir bir süreçtir ve Yazarlar ile Silgilerin nasıl koordine olduğu ve RNA metilasyonunun daha fazla araştırılması gerektiğini fark ettikten sonra Okuyucuların rollerini nasıl oynadıkları. İkincisi, osteoklast aracılı kemik rezorpsiyonu da kemik metabolizmasının önemli bir parçasıdır, ancak bununla ilgili çok az çalışma vardır. Ayrıca, METTL3 osteojenik farklılaşmayı teşvik etmek için Runx2, VEGF ve farklı sinyal yollarını hedeflese de, METTL3 aynı zamanda osteoklastları aktive ettiğinden ve ardından kemik erimesini arttırdığından, METTL3’ün osteoporoz için potansiyel bir terapötik hedef olup olmadığı tartışmalıdır.

Yazar Katkıları

XC ve JZ bu incelemeyi tasarladı ve tüm programı denetledi; MZ ve JG makaleleri araştırdı ve tavsiyelerde bulundu; XS ve LL şekilleri ve tabloları hazırladı; Makaleyi MH ve XC yazdı; JX taslağı revize etti. Tüm yazarlar makaleyi inceledi ve onayladı.

Finansman

Çalışma, Wenzhou temel bilimsel araştırma projesi (Grant No. Y20190019), Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (Grant No. 81702235), Shanghai Frontiers Science Research Base of Exercise and Metabolic Health ve Shanghai Key Laboratory of Human tarafından sağlanan fonlarla destekleniyor. Spor Yeterlilik Geliştirme ve Sürdürme (Shanghai Spor Üniversitesi) (Hibe No. 11DZ2261100).

Çıkar çatışması

Yazarlar, araştırmanın potansiyel bir çıkar çatışması olarak yorumlanabilecek herhangi bir ticari veya finansal ilişki olmaksızın yürütüldüğünü beyan eder.

Yayıncının Notu

Bu makalede ifade edilen tüm iddialar yalnızca yazarlara aittir ve bunların bağlı kuruluşlarının veya yayıncının, editörlerin ve hakemlerin iddialarını mutlaka temsil etmez. Bu makalede değerlendirilebilecek herhangi bir ürün veya üreticisi tarafından ileri sürülebilecek herhangi bir iddia, yayıncı tarafından garanti edilmemekte veya onaylanmamaktadır.

m6A metilasyonu, Kemik Yeniden Şekillenmesi, Osteoporoz, Kemik iliği mezenkimal kök hücreleri (BMSC’ler), Sinyal Yolları