RNA修饰诱导剂Salsolinol通过YAP1和自噬介导多巴胺能神经元死亡

doi:10.4103/NRR.NRR-D-23-01592

摘要/Abstract

摘要：

Salsolinol（1-甲基-6,7-二羟基-3,4-二氢异喹啉）是一种邻苯二酚类四氢异喹啉，其结构与导致帕金森病的环境毒素MPTP相似，因此也会引起神经毒性。然而，Salsolinol介导多巴胺能神经元死亡的机制尚不清楚。此次实验发现，Salsolinol可显著提高PC12细胞中N6甲基腺苷（m6A）RNA甲基化的整体水平，显著抑制m6A去甲基化酶FTO和ALKBH5的表达。RNA测序结果表明，Salsolinol可通过调节RNA甲基化介导Hippo信号通路，从而发挥神经毒性作用。实验还发现m6A阅读器YTHDF2可促进含m6A的Yap1 mRNA的降解，而Yap1是Hippo信号通路的下游关键效应子。此外，YAP1的下调也可促进自噬，表明YAP1和自噬的相互调节可以导致神经毒性。这些发现显示了Salsolinol对m6A RNA甲基化的影响，并揭示了Salsolinol可作为RNA甲基化诱导剂，通过YAP1和自噬介导多巴胺能神经元死亡。总之，这项研究1深入了解了邻苯二酚异喹啉药物的神经毒性作用，并可为进一步确定RNA甲基化在帕金森病发病中的作用机制提供参考。

http://orcid.org/0009-0002-9208-7985 (Juan Wang); http://orcid.org/0000-0003-4685-1057 (Zongjian Liu); http://orcid.org/0000-0001-8539-451X (Xuechai Chen)

关键词: Salsolinol, N6甲基腺苷（m6A）, RNA甲基化, FTO, ALKBH5, YAP1, Hippo通路, 自噬, YTHDF2, 帕金森病

Abstract: Salsolinol (1-methyl-6,7-dihydroxy-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline, Sal) is a catechol isoquinoline that causes neurotoxicity and shares structural similarity with 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine, an environmental toxin that causes Parkinson’s disease. However, the mechanism by which Sal mediates dopaminergic neuronal death remains unclear. In this study, we found that Sal significantly enhanced the global level of N6-methyladenosine (m6A) RNA methylation in PC12 cells, mainly by inducing the downregulation of the expression of m6A demethylases fat mass and obesity-associated protein (FTO) and alkB homolog 5 (ALKBH5). RNA sequencing analysis showed that Sal downregulated the Hippo signaling pathway. The m6A reader YTH domain-containing family protein 2 (YTHDF2) promoted the degradation of m6A-containing Yes-associated protein 1 (YAP1) mRNA, which is a downstream key effector in the Hippo signaling pathway. Additionally, downregulation of YAP1 promoted autophagy, indicating that the mutual regulation between YAP1 and autophagy can lead to neurotoxicity. These findings reveal the role of Sal on m6A RNA methylation and suggest that Sal may act as an RNA methylation inducer mediating dopaminergic neuronal death through YAP1 and autophagy. Our results provide greater insights into the neurotoxic effects of catechol isoquinolines compared with other studies and may be a reference for assessing the involvement of RNA methylation in the pathogenesis of Parkinson’s disease.

Key words: ALKBH5, autophagy, FTO, Hippo pathway, m6A, Parkinson’s disease, RNA methylation, salsolinol, YAP1, YTHDF2

. RNA修饰诱导剂Salsolinol通过YAP1和自噬介导多巴胺能神经元死亡[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2025, 20(3): 887-899.

Jianan Wang, Yuanyuan Ran, Zihan Li, Tianyuan Zhao, Fangfang Zhang, Juan Wang, Zongjian Liu, Xuechai Chen. Salsolinol as an RNA m6A methylation inducer mediates dopaminergic neuronal death by regulating YAP1 and autophagy[J]. Neural Regeneration Research, 2025, 20(3): 887-899.

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NRR：北京工业大学陈薛钗团队发现儿茶酚异喹啉Salsolinol介导多巴胺能神经元死亡的作用新机制

撰文：王佳楠，冉媛媛，李梓晗，赵天源，张芳芳，王娟，刘宗建，陈薛钗

Salsolinol（1-甲基-6,7-二羟基-3,4-二氢异喹啉）是一种四氢异喹啉或儿茶酚异喹啉，广泛分布于食物来源，如牛肉、港口葡萄酒和水果，也可由多巴胺和醛内源性形成^{[1, 2]}。由于Salsolinol与多巴胺和乙醛的代谢异常有关，因此大多数关于Salsolinol的研究集中在其对帕金森病和酒精成瘾的风险^{[3, 4]}。Salsolinol可影响脑突触体中儿茶酚胺的摄取，抑制纹状体中单胺氧化酶、儿茶酚-o-甲基转移酶和酪氨酸羟化酶的活性，从而参与多巴胺的合成和代谢。大量研究表明，Salsolinol主要具有促凋亡特性，可诱导多巴胺能神经元的死亡；而也有研究表明，Salsolinol在较低浓度下可能具有神经保护特性^[5]。然而，Salsolinol的神经调节作用尚不清楚。

最近，来自中国北京工业大学陈薛钗团队在《中国神经再生研究（英文版）》（Neural Regeneration Research）上发表了题为“Salsolinol as an RNA m⁶A methylation inducer mediates dopaminergic neuronal death by regulating YAP1 and autophagy”的研究。该研究发现，Salsolinol可作为RNA修饰诱导剂，通过YAP1和自噬介导多巴胺能神经元死亡。这为儿茶酚异喹啉类药物的神经毒性作用提供了更深入的见解，并可能为进一步评估RNA甲基化在帕金森病发病机制中的作用提供参考。

1. Salsolinol的细胞毒性或与细胞内m6A水平有关

Salsolinol是一种儿茶酚异喹啉类物质，因其与帕金森病环境致病毒素MPTP结构类似并能够引起神经毒性而受到广泛关注。Salsolinol的合成底物包括多巴胺和活性醛类，并受到Salsolinol合成酶的催化。帕金森病的发病与黑质致密部多巴胺能神经元的退行性病变和死亡密切相关，而Salsolinol在大多数研究中可导致多巴胺能神经细胞死亡，暗示其对帕金森病的致病作用，但其作用机制尚不清楚^[6-9]。陈薛钗等使用大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞系PC12，首先验证了Salsolinol可在体外发挥毒性的最适浓度为200 μM（图1A），并发现在Salsolinol处理24 h后，细胞内总m6A（N6-甲基腺嘌呤，m6A）水平显著增加（图1B）。m6A是一种广泛存在于真核生物mRNA以及非编码RNA中的表观遗传修饰，调控RNA的转录、翻译和降解等过程，并参与细胞自噬等生物学功能调控^{[10, 11]}。接下来陈薛钗等检测了Salsolinol处理后m6A去甲基化酶FTO和ALKBH5的表达，结果显示，FTO和ALKBH5的表达均被显著抑制，同时两者的抑制程度与Salsolinol发挥毒性作用的药物浓度相一致（图1C），这提示Salsolinol的毒性作用与细胞内的m6A水平有关。

图1 Salsolinol可引起细胞毒性并通过抑制去甲基化酶表达提高m6A水平（图源：Wang et al., Neural Regen Res, 2025）

2. Salsolinol可抑制多巴胺能神经元中Hippo-YAP信号通路

为深入研究Salsolinol引起神经毒性作用的机制，陈薛钗等用Salsolinol处理24h后的PC12细胞进行了转录组分析，以评估基因表达。Salsolinol可显著增加总m6A水平，而m6A上调会降低mRNA的稳定性，从而降低基因的表达水平。KEGG分析结果显示，下调的差异表达基因主要富集于癌症中的蛋白多糖、肌动蛋白细胞骨架的调节、Hippo信号通路等。而Hippo信号通路是决定器官大小的关键因素，可同时参与调节细胞增殖、分化、细胞周期和凋亡。Hippo-YAP通路在哺乳动物中是一种高度保守的级联激酶。当Hippo通路关闭时，其下游作用因子YAP1是非磷酸化形式，可在细胞核中积累充当转录辅因子的角色，并与转录因子TEAD相互作用以激活靶基因的表达^[12]。在这项研究中，转录组分析的结果表明，Salsolinol诱导显著降低了YAP1的转录（图2A）。

为证实转录组分析的结果，陈薛钗等在用不同浓度的Salsolinol处理后检测YAP1的表达。YAP1的mRNA和蛋白质水平显著下调，且这种下降与Salsolinol浓度呈负相关（图2B和C）。磷酸化YAP1（Ser127）的水平也通过YAP1表达的完全降低而下调。用200 μM Salsolinol处理后，YAP1蛋白水平比其mRNA水平下降更显著，表明Salsolinol可能影响YAP1 mRNA的不稳定性或翻译效率。前面的研究已显示Salsolinol可增加细胞中总m6A水平，从而调节基因转录、翻译和RNA降解，那么推测Salsolinol处理后YAP1的表达抑制可能是通过m6A RNA修饰来实现的。

图2 Salsolinol抑制多巴胺能神经元中YAP1的表达（图源：Wang et al., Neural Regen Res, 2025）

3. 大鼠YAP1 mRNA中鉴定出4个m6A修饰位点，且YAP1受到去甲基化酶的调控

一些研究已经在小鼠或人YAP1 mRNA中发现了m6A修饰位点，并且发现m6A RNA甲基化对YAP1的调节与各种类型的人类癌症的发展有关^[13-15]。然而，m6A修饰位点是否存在于大鼠YAP1 mRNA中以及它是否调节神经系统功能尚不清楚。此次实验发现，YAP1 mRNA中1510，1520，2156和2795位点存在m6A修饰，并在Salsolinol诱导后修饰水平显著增加（图3A）。进一步的研究显示YAP1表达降低是由去甲基化酶ALKBH5介导的而非FTO（图3B和C）。

图3大鼠YAP1 mRNA中具有4个m6A修饰位点，且ALKBH5调控YAP1的表达而非FTO（图源：Wang et al., Neural Regen Res, 2025）

4. m6A阅读器蛋白YTHDF2介导YAP1 mRNA的降解

YTHDF2是最有效的m6A识别蛋白，通过识别和定位含有m6A的转录本到加工体中，从而降低了mRNA的稳定性^[16]。由于Salsolinol可增加YAP1 mRNA的m6A水平，并降低其表达，陈薛钗等首先检测了不同浓度Salsolinol诱导后YTHDF2的表达，发现没有任何变化（图4A）。通过对200 µM Salsolinol处理24h后，YAP1的mRNA和蛋白水平的比较分析发现，YAP1的mRNA水平下降了约15%，而蛋白水平下降了50%以上（图2B和C）。这些结果表明，Salsolinol对YAP1表达的调控可能不仅仅是由于YTHDF2诱导的YAP1 mRNA的降解。因此，陈薛钗等还评估了YTHDF1和YTHDF3的表达，发现Salsolinol在蛋白水平上显著抑制了YTHDF1和YTHDF3的表达（图4A）。随后，研究人员在PC12中过表达或敲低YTHDF2，并评估其在YAP1表达中的调节功能。过表达YTHDF2显著降低了YAP1的表达，而敲低它并没有改变YAP1的表达（图4B）。转录抑制剂放线菌素D处理敲低YTHDF2的细胞，结果显示12h时YAP1 mRNA的半衰期延长（图4C），这表明YTHDF2参与YAP1 mRNA的降解。

图4 m6A阅读器蛋白YTHDF2介导YAP1 mRNA的降解（图源：Wang et al., Neural Regen Res, 2025）

5. Salsolinol可通过抑制YAP1表达影响多巴胺能神经元中的自噬水平

有研究表明，YAP1可调节自噬水平，而YAP-自噬信号影响多种疾病的发展，如胰腺癌、子宫内膜异位症和糖尿病肾病^[17-19]。通过m6A RNA甲基化修饰还可调节许多自噬相关基因的转录、翻译和降解，包括Atg5，Atg7和CAMKK2^[20]。此次实验发现，Salsolinol可上调多巴胺能神经元中m6A水平可能导致了自噬的改变。因此，陈薛钗等评估了Salsolinol治疗后多巴胺能神经元的自噬情况。结果显示，随着Salsolinol浓度的增加，p62的表达下调，而LC3-I和LC3-II的含量显著增加（图5A）。这些结果表明，经Salsolinol诱导后，自噬通量增加。使用siRNA敲低YAP1，p62水平下降，LC3-I积累（图5B）。研究还评估了用YAP1抑制剂维特泊芬治疗后的自噬情况，结果与敲低YAP1后获得的结果相同（图5C）。综上所述，YAP1对自噬的影响与Salsolinol对自噬的影响相一致，说明Salsolinol调控的自噬与YAP1的抑制有关。

图5 Salsolinol通过抑制YAP1表达影响多巴胺能神经元中的自噬水平（图源：Wang et al., Neural Regen Res, 2025）

综上所述，此次实验表明Salsolinol可通过抑制FTO和ALKBH5的表达，作为多巴胺能神经元中的m6A诱导剂。同时还发现了m6a-Yap-自噬之间的相互作用关系，它可能在Salsolinol介导的神经毒性中发挥关键作用。研究强调了Salsolinol在m6A RNA甲基化中的功能，这为研究儿茶酚异喹啉类药物的神经毒性作用提供了一种新的策略，并可为进一步确定RNA甲基化在帕金森病发病机制中的作用提供参考。

当然这一研究也存在一定的局限性。研究并未涉及Salsolinol诱导的动物模型，但使用了shALKBH5和shFTO敲除鼠进行了YAP1的表达验证。如能应用Salsolinol的动物模型对体外实验进行直接验证将更具有说服力。有关自噬的研究结果较为单薄，在接下来的研究中可应用透射电子显微镜评估自噬体的形成。研究显示Salsolinol在低浓度条件下可能具有神经保护的特性，那么在低浓度Salsolinol诱导时，多巴胺能神经元中m6A的水平以及其下游信号通路是如何变化的也十分令人感兴趣。

原文链接：https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-23-01592

参考文献

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