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2020年8月m6A RNA甲基化文章集锦二之（转录调控）


上海天昊生物                                                             
m6A RNA甲基化相关的高分文章在8月份迎来了爆发的一个月，其中IF > 7的文章数量达到19篇，本月将分成两期（肿瘤篇和转录调控篇）将这些文献的主要研究内容呈现给大家：
第一期点击链接：2020年8月m6A RNA甲基化文章集锦一之（肿瘤篇）；
第二期内容包括m6A参与的转录调控研究、m6A与环境暴露、m6A参与细胞衰老、m6A参与皮肤形成、m6A相关数据库等：

 

01


 

动态表观基因组对发育和健康过程中适当的基因表达至关重要。其核心是复杂的转录过程，该过程将细胞信号与染色质变化、转录机制和对信使RNA的修饰（如m6A）整合在一起。然而，动态表观基因组的这些方面的整合，并没有很好地理解。这项研究发现抑制的组蛋白标记H3K9me2通过诱导m6A修饰的转录本被特异性去除。该研究证明甲基转移酶METTL3/METTL14调控H3K9me2修饰。实验观察到m6A和H3K9me2去甲基化酶KDM3B的占位在全基因组范围内的相关性，并且发现m6A阅读器YTHDC1与KDM3B发生物理相互作用，并将KDM3B招募到m6A相关的染色质区域，促进H3K9me2去甲基化和基因表达。本研究建立了m6A和动态染色质修饰之间的直接联系，并对RNA修饰和组蛋白修饰之间的共转录相互作用提供了机制上的见解。

 

02


 

真核mRNA的5’端受到m7G帽子结构的保护。在许多真核生物中，核苷的转录起始位点是存在核糖甲基化的(Nm)，而在这个位置的腺苷被哺乳动物磷酸化的C-末端结构域(CTD)相互作用因子1(PCIF1)进一步在N6位置(m6A)甲基化，产生m6Am。这项研究表明，尽管小鼠中帽子特异性的m6Am的缺失并不影响生存能力或生育能力，但pcif1突变体显示体重减轻。对突变小鼠组织的转录组分析支持帽子特异性m6Am修饰在稳定转录本中的作用。相比之下，果蝇Pcif1是催化失活的，但像哺乳动物一样，它保留了与RNA聚合酶II的Ser5磷酸化 CTD结合的能力。最后，研究表明锥虫属Pcif1是一种m6Am甲基化酶，有助于锥虫超甲基化cap4结构的m62Am。因此，PCIF1已经进化为在催化和非催化中发挥作用。

 

03


 

背景：RNA的转录后修饰是基因调控的基本机制。m6A对健康和疾病至关重要，并由细胞应激源调节。然而，环境暴露与m6A之间的关联尚未在人群中进行研究。这项研究的目的是研究吸烟和空气颗粒物污染与血液中m6A及其读、写和擦除(RWE)基因的mRNA表达水平之间的关系。

方法：采用北京卡车司机空气污染研究，作者检测了2008年在中国北京采集的106名受试者外周血中的RNA总m6A水平。使用纳米流动液相色谱-串联质谱测定了m6A，并用实时荧光定量PCR研究了6个m6A RWEs的基因表达。利用线性模型，作者研究了与男性吸烟状况、累积吸烟量、访视日吸烟以及非吸烟者环境性吸烟之间的相关性。还利用便携式监测仪检测了与环境PM10、个人炭黑(BC)及PM2.5暴露的相关性。

结果：与不吸烟者相比，吸烟男性与整体m6A水平相对下降10.7%显著相关(p=0.02)。在男性中，吸烟超过3.8包-年的人m6A比不吸烟者低14.9%。BC暴露与m6A呈正相关。整体m6A水平与RWE基因表达水平无相关性。没有发现吸烟或空气污染与m6A RWE基因表达之间的关联。

讨论：m6A与长期吸烟呈负相关，但与短期BC暴露正相关。这些结果表明了m6A对环境应激源的不同反应，为毒物对RNA修饰的影响提供了早期证据，并暗示了m6A在环境健康研究中作为生物标志物或机制的潜力。

 

04


 

LMNA基因突变经常在一种遗传性疾病Hutchison–Gilford早衰综合症(HGPS)患者中被发现，这为了解衰老机制提供了一个理想的模型。核纤层蛋白A (Lamin A)由LMNA编码，是亚核结构域-核斑的重要组成部分；然而，其在衰老中的功能意义尚不清楚。这一研究表明核纤层蛋白A与核斑中的m6A甲基转移酶METTL3和METTL14相互作用。Lamin A的缺失破坏了核斑METTL3/14库，并使这些甲基酶对蛋白酶体介导的降解敏感。此外，METTL3/14水平在经历复制性衰老的细胞中逐渐下降。METTL14的过表达可以减弱复制衰老和过早衰老。这些数据揭示了Lamin A在保护m6A甲基化酶METTL14的核斑库以对抗细胞衰老方面的重要作用。

 

05


 

m6A是mRNAs和lncRNAs上最常见的RNA修饰。它在各种生物过程和疾病发病过程中起着关键作用。这篇文章提出了一个全面的知识库，m6A-Atlas，为阐明m6A表观转录组。与现有数据库相比，m6A-Atlas具有高可信度收集的442 162个可靠的m6A位点，这些位点由7种碱基分辨率技术识别，以及从1363个高通量测序样本中评估的定量表观转录组图谱。它还提供了一些新颖的功能，比如：七种脊椎动物m6A位点的保守性(包括人类、老鼠和黑猩猩)，10个病毒物种的m6A表观转录组(包括HIV，KSHV和DENV)，表观转录组数据中个别m6A位点预测的生物学功能，以及从疾病相关遗传突变中推断出来的m6A位点潜在的发病机制，这些突变可以直接破坏m6A序列的基序。作者构建了一个用户友好的图形用户界面，以支持查询、可视化和共享m6A表观转录组，这些表观转录组注释了与转录后机制相互作用的位点(RNA结合蛋白结合、microRNA相互作用和剪接位点)，并交互显示多个RNA修饰图谱。这些资源为解开m6A表观转录组提供了新的机会。m6A-Atlas可由以下网址免费进入
www.xjtlu.edu.cn/biologicalsciences/atlas。

 

06


 

在拟南芥中，METTL3同源基因mRNA腺苷甲基化酶(MTA)将m6A引入到植物转录组的各种编码和非编码RNA中。这项研究表明MTA缺陷突变(mta)降低了miRNAs的水平，但积累了初级miRNA转录本(pri-miRNAs)。此外，pri-miRNAs被MTA甲基化，RNA结构检测分析显示，在MTA突变植物中，这些转录本的茎环区域二级结构降低。研究证明了MTA和RNA聚合酶II和TOUGH (TGH)之间的相互作用，TOUGH是一种植物蛋白，对于miRNA形成的早期是需要的。MTA和TGH对于微处理器组件Dicer-like 1 (DCL1)和HYL1与RNA聚合酶II的有效共定位都是必要的。作者认为，由MTA依赖的m6A甲基化状态诱导的miRNA前体的二级结构，以及MTA和TGH之间的直接相互作用，会影响微处理器对植物pri-miRNAs的招募。因此，MTA突变体中缺乏MTA，干扰了pri-miRNA加工，导致miRNA积累减少。此外，研究结果表明，miR393b水平的降低可能是mta突变植物生长素应答表型受损的原因之一。

 

07


 

RNA蛋白相互作用是多种细胞过程的基础。需要改进的方法以一种无偏的方式系统地绘制活细胞中的RNA蛋白相互作用。这项研究使用两种方法将改造的过氧化物酶APEX2靶向到特定的细胞RNA中，对以RNA为中心的蛋白质相互作用伙伴进行临近生物素化。利用MS2-MCP系统和改造的CRISPR-Cas13系统将APEX2高特异性地传递到人端粒酶RNA hTR。一分钟的临近生物素化捕获了hTR的候选结合伙伴，包括超过12个以前没有连接到hTR的蛋白质。作者验证了hTR和m6A去甲基化酶ALKBH5之间的相互作用，表明ALKBH5能够清除内源性hTR上的m6A修饰。ALKBH5还调节端粒酶复合体的组装和活性。以MS2和Cas13为靶点的APEX2可能有助于在活细胞中发现新的RNA蛋白相互作用。

 

08


 

m6A是哺乳动物中最显著的RNA修饰。科研人员研究了小鼠皮肤胚胎发生，以发现m6A的功能和生理重要性。首先对皮肤上皮祖细胞mRNA的m6A修饰进行了研究。通过与体内核糖体分析对比，发现了编码序列中的m6A修饰与增强翻译之间的相关性，特别是在关键的形态发生信号通路上。挖掘生理相关性，结果发现m6A的丢失深刻地改变了这些线索，扰乱了所有皮肤谱系的细胞命运选择和组织结构。通过单细胞转录组学和生物信息学，信号通路和典型翻译通路在m6A缺失后均显示显著下调。然而，有趣的是，许多m6A高度修饰的mRNA在m6A缺失时显著上调，其编码RNA甲基化、RNA加工和RNA代谢因子。综上所述，这一研究结果表明，m6A能增强关键形态发生调节因子的翻译，同时也能破坏前哨mRNA的稳定，这些mRNA在m6A水平下降时能够激活救援通路。

 

09


 

RNA修饰代表了一种新的基因表达调控层次。功能实验表明，mRNA上的m6A在细胞命运的决定和发育中起着至关重要的作用。m6A标记也位于18S rRNA的解码中心；然而，人们对m6A在18S rRNA上的生物学功能知之甚少。这一研究报道了甲基转移酶样5 (METTL5)在体内和体外对18S rRNA进行甲基化，这与之前的报道一致。Mettl5的缺失导致小鼠胚胎干细胞(mESCs)的显著分化缺陷。机械上，METTL5存储的m6A参与调控F-box和WD重复域包含7 (FBXW7，细胞分化的关键调节因子)的高效翻译。缺乏METTL5可降低FBXW7水平，导致其底物c-MYC的积累，从而延迟mESC分化的发生。这项研究揭示了METTL5介导的18S m6A通过翻译调控在mESC分化中的重要作用，为rRNA m6A的功能意义提供了新的见解。

 

往期相关链接：

2020年8月m6A RNA甲基化文章集锦一之（肿瘤篇）；

【昊文章】郑树森院士团队MC发文ALKBH5介导m6A影响肝癌进展；

2020年7月m6A RNA甲基化文章集锦；

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关于天昊

天昊生物具有多年基因组、转录组和表观组等多组学检测与分析的经验，m6A RNA甲基化作为表观领域的一大热点，天昊生物自主设计了m6A调控因子（writers/erasers/readers）差异表达分析检测panel，还可以提供m6A修饰整体水平定量检测，并结合MeRIP-seq和RNA-seq挖掘受m6A调控因子影响的下游靶点，同时可对相关的靶点进行MeRIP-qPCR验证。生信团队亦可提供个性化的m6A数据库挖掘与生信分析内容。
 

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