m6A領(lǐng)域熱點與熱點相結(jié)合

發(fā)稿時間：2019-09-25來源：天昊生物

2019年以來m6A RNA甲基化在各個領(lǐng)域都有新的重大突破， 8月份(Epub時間最早也在8月份)以來10分以上文章共計8篇，7-10分檔2篇，現(xiàn)將該10篇文章做如下總結(jié)，包含病毒、免疫、動植物、自噬、腫瘤、骨生長等研究方向，更重要的是科研熱點與熱點的結(jié)合，如單細胞與m6A，相分離與m6A，CRISPR與m6A，自噬與m6A。

CNS級別—病毒、免疫與m6A

8月份CNS級別僅有1篇Science文章，來自于南開大學曹雪濤院士課題組，研究發(fā)現(xiàn)N6-甲基腺嘌呤(m6A)修飾參與調(diào)控宿主細胞代謝重塑從而抑制病毒復制。機制上，宿主細胞為應(yīng)對病毒感染會抑制m6A去甲基化酶ALKBH5的活性，由此增加了α-酮戊二酸脫氫酶(OGDH) mRNA的m6A修飾，進而降低了OGDH mRNA穩(wěn)定性和蛋白水平。OGDH降低后又減少了代謝物衣康酸的產(chǎn)生，而衣康酸對于病毒復制是必需的。研究進一步發(fā)現(xiàn)ALKBH5缺陷的小鼠可以不依賴天然免疫的方式來抵御病毒感染，因此從RNA表觀修飾的角度為了解非天然免疫方式應(yīng)對病毒入侵提供了新的思路，也為控制病毒感染尋找新的潛在靶點提供了重要依據(jù)！

而在今年7月份，曹雪濤院士團隊在Science上以長文形式發(fā)表了題為Nuclear hnRNPA2B1 initiates and amplifies the innate immune response to DNA viruses的研究論文，與上邊不同的是，這篇文章發(fā)現(xiàn)了DNA感受器蛋白hnRNPA2B1以先天免疫方式應(yīng)對DNA病毒感染。hnRNPA2B1能夠識別病毒DNA，二聚體化后被精氨酸去甲基化酶JMJD6去甲基化，然后被轉(zhuǎn)運至細胞質(zhì)中并最終導致INF -α/β的產(chǎn)生。另外hnRNPA2B1能夠促進CGAS, IFI16和STING mRNAs的m6A修飾及核質(zhì)轉(zhuǎn)運等，在病毒感染后能夠通過影響m6A修飾方式進一步確保INF -α/β的產(chǎn)生。（hnRNPA2B1已被報道可作為pri-miRNA m6A修飾的reader蛋白，Cell, 2015）

Cell Reports—單細胞與m6A

紀念斯隆-凱特琳癌癥中心的科研人員發(fā)現(xiàn)m6A RNA甲基化能夠維持造血干細胞的身份和對稱分化(m6A RNA Methylation Maintains Hematopoietic Stem Cell Identity and Symmetric Commitment)。干細胞的對稱分化對于組織損傷或壓力條件下的快速再生是至關(guān)重要的。研究人員利用m6A甲基轉(zhuǎn)移酶Mettl3條件性敲除的老鼠和對照老鼠進行研究，結(jié)合單細胞RNA測序和轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)m6A缺陷的造血干細胞（HSCs）不能進行對稱性分化。機制上，在分化的HSCs中RNA甲基化調(diào)控著Myc mRNA的豐度，而且MYC可以作為HSC不對稱和對稱分化的marker。

Cell Research—相分離與m6A

2019年8月清華大學生科院李丕龍研究員團隊在Cell Research上以Letter的形式發(fā)表了題為Multivalent m6A motifs promote phase separation of YTHDF proteins的論文，揭示了含有多價m6A motifs的RNA能夠增強YTHDF蛋白的相分離潛能。數(shù)據(jù)表明m6A和YTHDF2的相分離與細胞對壓力的反應(yīng)相關(guān)，m6A修飾的功能多種多樣，其中很多都是通過m6A的識別蛋白來實現(xiàn)的，而多價的m6A驅(qū)動的YTHDFs相分離可能對其功能的實現(xiàn)有重要作用。

而在今年7月份康奈爾大學研究團隊率先在Nature上報道稱m6A修飾能夠增強mRNA的相分離，特別是在含有多個m6A殘基的條件下。

NCB—CRISPR與m6A

8月5日美國康奈爾大學錢書兵教授團隊在Nature Chemical Biology上發(fā)表的論文報道了“新開發(fā)的m6A編輯工具能夠在不改變基本序列的前提下實現(xiàn)對m6A修飾的寫入和擦除”，主要通過融合CRISPR-Cas9和m6A甲基轉(zhuǎn)移酶/去甲基轉(zhuǎn)移酶實現(xiàn)對不同的mRNA區(qū)域單個位點的甲基化寫入或擦除。這項工作對表觀轉(zhuǎn)錄組機制的理解具有重大意義。

同時何川教授對該項工作予以高度評價：“這項新的方法基于CRISPR技術(shù)調(diào)控mRNA中的m6A修飾水平，能夠更加直接地從功能上理解位點特異性的m6A修飾”，“同時可能對了解cap-m6Am在特定轉(zhuǎn)錄本或特定生物學過程中的功能具有重大作用”。

Autophagy——自噬與m6A

浙江大學動物科學學院汪以真教授團隊于8月26日在Autophagy雜志上發(fā)表了m6A mRNA methylation controls autophagy and adipogenesis by targeting Atg5 and Atg7的論文，發(fā)現(xiàn)m6A mRNA甲基化能夠通過靶向Atg5和Atg7調(diào)控自噬和脂肪生成。機制上圍繞FTO這一去甲基轉(zhuǎn)移酶進行敲降，發(fā)現(xiàn)ATG5和ATG7轉(zhuǎn)錄本的表達水平下降依賴于m6A修飾的方式，導致自噬小體的形成減弱，因而抑制了自噬和脂肪形成；進一步發(fā)現(xiàn)Atg5和Atg7作為YTHDF2這一reader的靶點，FTO沉默后，捕獲YTHDF2后發(fā)現(xiàn)Atg5和Atg7轉(zhuǎn)錄本具有更高的m6A水平，導致mRNA降解及蛋白水平的下降。在FTO敲除小鼠中同樣驗證了這一機制，因此這些結(jié)果能夠說明m6A RNA甲基化修飾對于自噬和脂肪形成的重要作用。

動植物與m6A

2019年8月5日Nature Microbiology上在線發(fā)表了法國巴斯德研究所的題為Transcriptome-wide dynamics of extensive m6A mRNA methylation during Plasmodium falciparum blood-stage development的論文，發(fā)現(xiàn)了惡性瘧原蟲在紅內(nèi)期(blood-stage)進展過程中存在廣泛的m6A mRNA甲基化修飾。研究人員利用質(zhì)譜和m6A RNA測序證實了m6A的廣泛存在，而且隨發(fā)展進程被調(diào)控，并且遠超過其它真核生物中的m6A水平。同時發(fā)現(xiàn)了一個潛在的m6A甲基化轉(zhuǎn)移酶PfMT-A70，利用CRISPR干擾后顯著增加轉(zhuǎn)錄本水平；而且進一步識別了兩種可能的m6A結(jié)合的YTH蛋白。這些結(jié)果證實了瘧原蟲中廣泛的m6A修飾的特征，并且顯示了單細胞真核生物m6A修飾在轉(zhuǎn)錄動態(tài)微調(diào)中的關(guān)鍵作用。

2019年8月6日中科院植物研究所秦國政研究組和田世平研究組合作，于Genome Biology期刊上揭示了DNA甲基化可通過調(diào)節(jié)m6A去甲基化酶基因表達的方式影響番茄果實m6A修飾，而m6A去甲基化酶反饋調(diào)節(jié)DNA甲基化，從而共同調(diào)控果實成熟。m6A修飾普遍存在于番茄果實mRNA中，主要發(fā)生在終止密碼子附近和3’非翻譯區(qū)?？傮w而言，m6A修飾與轉(zhuǎn)錄本水平呈負相關(guān)。研究進一步證實了在Cnr突變體（成熟缺陷）中m6A整體水平的增加與m6A去甲基化酶基因SlALKBH2的表達下降有關(guān)；而SlALKBH2受DNA甲基化調(diào)控。有意思的是，m6A去甲基化酶SlALKBH2能夠結(jié)合DNA去甲基化酶基因SlDML2的mRNA，并且調(diào)節(jié)其m6A修飾及穩(wěn)定性。SlALKBH2基因突變后SlDML2的m6A水平升高，mRNA含量降低，果實不能正常成熟。

肝癌與WTAP

在肝癌領(lǐng)域已經(jīng)有幾篇文章報道m6A修飾參與肝癌的進展過程中，包括METTL3 (Hepatology, 2018)、METTL14 (Hepatology, 2017)、IGF2BP (Nucleic Acids Research, 2019)等。浙大附屬第一醫(yī)院肝膽胰外科鄭樹森院士團隊圍繞m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復合物之一WTAP，研究其參與肝細胞癌進展的機制，相關(guān)成果發(fā)表在2019年8月22日的Molecular Cancer上。結(jié)果發(fā)現(xiàn)WTAP在HCC中呈高表達，與不良預(yù)后相關(guān)，而且其表達水平能夠單獨預(yù)測HCC生存期。功能上WTAP能夠在in vitro/in vivo條件下促進HCC細胞增殖和腫瘤生長。機制上，ETS1被發(fā)現(xiàn)作為WTAP的下游因子，WTAP能夠通過m6A修飾在轉(zhuǎn)錄后抑制ETS1，同時有HuR的參與。而ETS1能夠抑制HCC進展，并且能夠rescue WTAP缺陷影響的表型。而且WTAP通過受ETS1調(diào)控的p21/p27依賴的方式影響HCC細胞周期。總體上，這篇文章首次報道WTAP調(diào)控m6A甲基化修飾在肝癌腫瘤發(fā)生中的作用，WTAP可能作為HCC潛在的治療靶點。

NC—熱休克反應(yīng)與m6A

美國加州大學河濱分校汪寅生教授團隊發(fā)現(xiàn)熱休克蛋白HSP90抑制劑能夠通過m6A修飾的機制刺激DNAJB4蛋白的表達，而且m6A的表觀修飾機制能夠被writer, eraser和reader蛋白調(diào)控。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年8月9日的Nature Communications上。

PNAS—骨量與FTO

約翰霍普金斯大學研究團隊為了研究FTO（脂肪量和肥胖相關(guān)基因）在骨中的作用，分別利用FtoKO和Fto Oc KO(骨細胞選擇性敲除)的小鼠研究表型的影響。兩種小鼠模型均會導致骨小梁和皮質(zhì)中隨年齡相關(guān)的骨量的減少。成骨細胞中Hspa1a和其它DNA修復通路中的基因的轉(zhuǎn)錄本水平會受Fto的影響，而且這些基因中含有的m6A motifs受Fto的去甲基化修飾的調(diào)控。而在Fto KO的成骨細胞中過表達Hspa1a或抑制NF-κB信號通路能夠恢復DNA損傷和凋亡速率。進一步用高脂飲食誘導增加小鼠代謝壓力，Fto Oc KO小鼠顯示出比正常小鼠更大的DNA損傷。這些數(shù)據(jù)表明在成骨細胞中FTO功能上能夠通過Hspa1a-NF-κB信號通路增強一些mRNA的穩(wěn)定性，而這些基因的蛋白能夠保護細胞免受遺傳毒性的損傷。
關(guān)于天昊

天昊生物具有多年基因組、轉(zhuǎn)錄組和表觀組等多組學檢測與分析的經(jīng)驗，m6A RNA甲基化作為表觀領(lǐng)域的一大熱點，天昊生物可為您提供m6A整體水平定量，結(jié)合RNA-seq和m6A MeRIP-seq挖掘潛在的受m6A調(diào)控酶影響的靶點，同時可對靶點進行MeRIP-qPCR驗證。生信團隊亦可提供個性化的數(shù)據(jù)庫挖掘與生信分析內(nèi)容。歡迎聯(lián)系我們！郵箱：techsupport@geneskies.com電話：400-065-6886