m6A領(lǐng)域熱點(diǎn)與熱點(diǎn)相結(jié)合

發(fā)稿時(shí)間：2019-09-25來源：天昊生物

2019年以來m6A RNA甲基化在各個(gè)領(lǐng)域都有新的重大突破， 8月份(Epub時(shí)間最早也在8月份)以來10分以上文章共計(jì)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(diǎn)與熱點(diǎn)的結(jié)合，如單細(xì)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(xué)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(xì)胞代謝重塑從而抑制病毒復(fù)制。機(jī)制上，宿主細(xì)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(jìn)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(fù)制是必需的。研究進(jìn)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(diǎn)提供了重要依據(jù)！

而在今年7月份，曹雪濤院士團(tuán)隊(duì)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(yùn)至細(xì)胞質(zhì)中并最終導(dǎo)致INF -α/β的產(chǎn)生。另外hnRNPA2B1能夠促進(jìn)CGAS, IFI16和STING mRNAs的m6A修飾及核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)等，在病毒感染后能夠通過影響m6A修飾方式進(jìn)一步確保INF -α/β的產(chǎn)生。（hnRNPA2B1已被報(bào)道可作為pri-miRNA m6A修飾的reader蛋白，Cell, 2015）

Cell Reports—單細(xì)胞與m6A

紀(jì)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(xì)胞的身份和對稱分化(m6A RNA Methylation Maintains Hematopoietic Stem Cell Identity and Symmetric Commitment)。干細(xì)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(jìn)行研究，結(jié)合單細(xì)胞RNA測序和轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)m6A缺陷的造血干細(xì)胞（HSCs）不能進(jìn)行對稱性分化。機(jī)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(xué)生科院李丕龍研究員團(tuán)隊(duì)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(jià)m6A motifs的RNA能夠增強(qiáng)YTHDF蛋白的相分離潛能。數(shù)據(jù)表明m6A和YTHDF2的相分離與細(xì)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(shí)現(xiàn)的，而多價(jià)的m6A驅(qū)動的YTHDFs相分離可能對其功能的實(shí)現(xiàn)有重要作用。

而在今年7月份康奈爾大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)率先在Nature上報(bào)道稱m6A修飾能夠增強(qiáng)mRNA的相分離，特別是在含有多個(gè)m6A殘基的條件下。

NCB—CRISPR與m6A

8月5日美國康奈爾大學(xué)錢書兵教授團(tuán)隊(duì)在Nature Chemical Biology上發(fā)表的論文報(bào)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(shí)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(shí)現(xiàn)對不同的mRNA區(qū)域單個(gè)位點(diǎn)的甲基化寫入或擦除。這項(xiàng)工作對表觀轉(zhuǎn)錄組機(jī)制的理解具有重大意義。

同時(shí)何川教授對該項(xiàng)工作予以高度評價(jià)：“這項(xiàng)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(diǎn)特異性的m6A修飾”，“同時(shí)可能對了解cap-m6Am在特定轉(zhuǎn)錄本或特定生物學(xué)過程中的功能具有重大作用”。

Autophagy——自噬與m6A

浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院汪以真教授團(tuán)隊(duì)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(jī)制上圍繞FTO這一去甲基轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行敲降，發(fā)現(xiàn)ATG5和ATG7轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)水平下降依賴于m6A修飾的方式，導(dǎo)致自噬小體的形成減弱，因而抑制了自噬和脂肪形成；進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Atg5和Atg7作為YTHDF2這一reader的靶點(diǎn)，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(dǎo)致mRNA降解及蛋白水平的下降。在FTO敲除小鼠中同樣驗(yàn)證了這一機(jī)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(jìn)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(shí)了m6A的廣泛存在，而且隨發(fā)展進(jìn)程被調(diào)控，并且遠(yuǎn)超過其它真核生物中的m6A水平。同時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(jìn)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(shí)了瘧原蟲中廣泛的m6A修飾的特征，并且顯示了單細(xì)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(dá)的方式影響番茄果實(shí)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(shí)成熟。m6A修飾普遍存在于番茄果實(shí)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(fù)相關(guān)。研究進(jìn)一步證實(shí)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(dá)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(shí)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(bào)道m6A修飾參與肝癌的進(jìn)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(tuán)隊(duì)圍繞m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物之一WTAP，研究其參與肝細(xì)胞癌進(jìn)展的機(jī)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(dá)，與不良預(yù)后相關(guān)，而且其表達(dá)水平能夠單獨(dú)預(yù)測HCC生存期。功能上WTAP能夠在in vitro/in vivo條件下促進(jìn)HCC細(xì)胞增殖和腫瘤生長。機(jī)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(shí)有HuR的參與。而ETS1能夠抑制HCC進(jìn)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(xì)胞周期。總體上，這篇文章首次報(bào)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(diǎn)。

NC—熱休克反應(yīng)與m6A

美國加州大學(xué)河濱分校汪寅生教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)熱休克蛋白HSP90抑制劑能夠通過m6A修飾的機(jī)制刺激DNAJB4蛋白的表達(dá)，而且m6A的表觀修飾機(jī)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(xué)研究團(tuán)隊(duì)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(xì)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(dǎo)致骨小梁和皮質(zhì)中隨年齡相關(guān)的骨量的減少。成骨細(xì)胞中Hspa1a和其它DNA修復(fù)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(xì)胞中過表達(dá)Hspa1a或抑制NF-κB信號通路能夠恢復(fù)DNA損傷和凋亡速率。進(jìn)一步用高脂飲食誘導(dǎo)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(xì)胞中FTO功能上能夠通過Hspa1a-NF-κB信號通路增強(qiáng)一些mRNA的穩(wěn)定性，而這些基因的蛋白能夠保護(hù)細(xì)胞免受遺傳毒性的損傷。
關(guān)于天昊

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