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发稿时间：2021-04-29来源：天昊生物

2021年1月m6a rna甲基化研究方向精选了12篇高分文章供读者一览：

新发现的严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2（sars-cov-2）传播迅速，死亡率高，已造成全球突发卫生事件。宿主与病毒基因组rna相互作用的分子机制尚不清楚。本研究表明，sars-cov-2基因组rna和负义rna在人和猴细胞中是发生动态m6a修饰的。结合rip-seq和miclip分析，在基因组中共发现了8个单碱基分辨率的m6a位点。特别是在这些m6a位点发生突变的流行毒株已经在世界范围内出现，系统发育分析表明，在美国形成了一个独特的集群。进一步的功能实验表明，m6a甲基化负调控sars-cov-2感染。sars-cov-2感染还引发宿主m6a甲基化的整体增加，表现出mrna中m6a甲基化的定位和基序改变。总之，这一研究结果确定m6a是介导病毒-宿主相互作用的动态表观转录组标记。

大约有150个转录后rna修饰已经在所有的生命王国中被鉴定出来。在rna分解代谢过程中，大多数修饰过的核苷酸抵抗降解并被释放到细胞外空间。在本研究中，作者探讨了这些胞外修饰的核苷的生理作用，发现m6a这一被广泛认为是rna中的表观遗传标记，作为人腺苷a3受体的配体，比未修饰的腺苷更有亲和力。研究人员使用结构建模来定义m6a与人类a3受体特异性结合所需的氨基酸。还证明了m6a在细胞毒素刺激下动态释放，在体促进了i型过敏。这一发现表明m6a作为一种信号分子，能够激活g蛋白偶联受体（gpcrs）并触发病理生理反应，这是之前未报道的rna修饰的特性。

非酒精性脂肪性肝病（nafld）的特征是肝细胞内过量甘油三酯（tgs）的积累。肥胖是发展成脂肪肝的主要危险因素，尽管细胞内的分子基础在很大程度上还不清楚。m6a rna甲基化是真核生物mrna中最常见的内部修饰。这项研究通过m6a测序和rna测序发现在瘦蛋白受体缺失的db/db小鼠中，脂肪生成基因m6a富集和mrna表达均显著增加。重要的是，结果显示ythdc2，一个m6a解读器，在肥胖小鼠和nafld患者的肝脏中均显著下调。瘦小鼠肝脏中ythdc2的抑制导致tg积累，而肥胖小鼠肝脏中ythdc2的异常过表达增加了肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗。机制上，发现ythdc2可以与脂肪生成基因的mrna结合，包括固醇调控元件结合蛋白1c、脂肪酸合成酶、硬脂酰辅酶a去饱和酶1和乙酰辅酶a羧化酶1，从而降低其mrna的稳定性并抑制基因的表达。这一发现描述了m6a解读器ythdc2在调节肝脏脂肪生成和tg稳态中的重要作用，这可能为治疗肥胖相关nafld提供了一个潜在的靶点。

m6a修饰影响着rna代谢的许多方面，包括mrna的稳定性和翻译，并且在大脑中非常普遍。本研究发现m6a修饰在神经发育和衰老过程中表现出时间和空间的动态。暂时性差异甲基化的基因更容易发生mrna表达变化，并影响许多与神经系统发育相关的通路。此外，m6a表现出明显的组织特异性甲基化，这在下丘脑中最为显著。组织特异性甲基化与mrna表达的增加有关，并与组织特异性发育过程相关。在衰老过程中，观察到随着年龄的增长，m6a位点明显增多，无论是小鼠还是人类。另外发现老鼠和人类之间有高度的重叠。然而，与老鼠相比，年轻和年老的人类始终显示出更多的m6a位点。差异m6a位点被发现在影响衰老相关通路的基因的非翻译区域中富集。这些m6a位点对mrna表达有强烈的负面影响。研究还发现，在阿尔茨海默病小鼠模型中，许多与阿尔茨海默病相关的转录本显示出m6a甲基化降低，这与蛋白质水平降低相关。这些研究结果表明，m6a在早期和晚期的大脑发育中都具有重要的时空功能。此外，m6a控制参与阿尔茨海默病相关通路的关键基因的蛋白水平，表明m6a在衰老和神经退行性疾病中发挥重要作用。

转录后修饰与肺动脉高压（ph）的血管重塑有关。m6a是一种丰富的rna修饰，参与多种生物过程。m6a rna修饰和m6a效应蛋白是否在肺血管重塑和ph中发挥作用尚未得到证实。本研究为了确定m6a修饰和m6a效应物是否参与了ph的发病机制。在人和实验性ph样品中检测m6a修饰和ythdf1的表达。采用rip分析和m6a测序筛选m6a标记的转录本。采用遗传方法评估ythdf1和maged1在ph中的各自作用。原代细胞分离和培养用于肺动脉平滑肌细胞（pasmcs）的功能分析。结果发现人、啮齿动物ph样本及缺氧pasmcs中m6a水平升高，ythdf1蛋白表达增加。ythdf1的缺失在体内外均能改善pasmcs的增殖、表型转换和ph的发展。m6a rip分析发现maged1在ph中是m6a调控的基因，敲除maged1可以改善su5416缺氧小鼠的血管重塑和血流动力学参数。ythdf1以m6a依赖的方式识别并促进maged1的翻译，而在mettl3缺失的pasmcs则不存在。此外，maged1沉默通过下调pcna抑制缺氧诱导的pasmcs增殖。因此，ythdf1通过增强maged1翻译促进pasmcs增殖和ph。本研究确定m6a rna修饰是pasmcs和ph的病理改变的新调控因子。

circrna是一类共价闭合单链rna，与癌症进展有关。本研究发现circndufb2在非小细胞肺癌（nsclc）组织中表达下调，并与nsclc的恶性特征负相关。升高的circndufb2抑制nsclc细胞的生长和转移。从机制上讲，circndufb2作为一个支架，增强trim25和igf2bps之间的相互作用，后者是肿瘤进展和转移的正向调节因子。trim25/circndufb2/igf2bps三元复合物促进igf2bps的泛素化和降解，而circndufb2的m6a修饰增强了这种作用。此外，circndufb2也被rig-i识别，激活rig-i-mavs信号级联，招募免疫细胞进入肿瘤微环境。因此，这些数据为circndufb2在nsclc进展过程中通过调节蛋白泛素化和降解以及细胞免疫应答参与igf2bps的降解和抗肿瘤免疫的激活提供了证据。

胶质母细胞瘤（gbm）是成人恶性脑肿瘤中最常见的类型，但其分子机制尚不清楚。此外，关于ythdf2的疾病相关表达和功能的认识仍然非常有限。这项研究发现ythdf2的过表达与胶质瘤患者的预后不良相关。在大多数gbm中组成性激活的egfr通过egfr/src/erk途径导致ythdf2过表达。egfr/src/erk信号磷酸化ythdf2丝氨酸39和苏氨酸381，从而稳定ythdf2蛋白。ythdf2是gbm细胞增殖、侵袭和肿瘤发生所必需的。ythdf2促进lxra和hivep2依赖m6a的mrna衰减，影响胶质瘤患者的生存。ythdf2主要通过下调lxrα和hivep2促进gbm细胞的肿瘤发生。此外，ythdf2可抑制lxrα依赖性胆固醇在gbm细胞中的稳态。总之，这项发现拓展了egfr下游通路的图谱，揭示了ythdf2在gbm肿瘤发生中的功能，并强调了rna m6a甲基化在胆固醇稳态中的重要作用。

传统的表观转录组学依赖于通过抗体或化学处理捕获单个rna修饰，结合短读长测序来确定其转录组位置。这种方法是劳动密集型的，并且可能会引入实验假象。使用牛津纳米孔技术（ont）对天然rna进行直接测序可以直接检测rna碱基修饰，尽管这些修饰可能表现为测序错误。特异性碱基错误率（%esb）在天然rna中高于未修饰rna，这使得核糖核苷酸修饰位点的检测成为可能。基于%esb的差异，研究人员开发了一个生物信息工具，由ont信号的故障推断出的表观转录组图谱（eligos），它基于各种类型的合成修饰rna，并应用于rrna和mrna中。eligos能够准确预测大肠杆菌、酵母和人类细胞的rrnas中已知种类的rna甲基化位点（auc > 0.93），使用未经修饰的体外转录rna或背景误差模型，用其模拟直接rna测序的系统误差作为参考。与之前的研究一致，研究对众所周知的drach/rrach基序进行了定位和鉴定，通过比较野生型和敲除的酵母和小鼠细胞中rna m6a甲基转移酶的影响，使用eligos进行差异分析。最后，在三种人细胞系的mrna中也发现了drach基序。eligos识别的mrna修饰是在单个碱基分辨率的水平上。总之，这一研究已经开发了一个生物信息软件包来揭示天然rna修饰。

肽酰基精氨酸脱亚胺酶ii（padi2）将带正电荷的精氨酸残基转化为带中性电荷的瓜氨酸，这种活性与多种癌症的发生和进展有关。然而，padi2在子宫内膜癌（ec）中的作用尚未被研究。本研究表明padi2与ec进展呈正相关。padi2在mek1精氨酸113/189处相互作用并催化其瓜氨酸化，促进mek1细胞外信号调节蛋白激酶1/2（erk1/2）的磷酸化，从而激活igf2bp1的表达。此外，rna免疫沉淀(rip)和rna稳定性分析显示，igf2bp1与sox2-3' utr中的m6a位点结合，防止sox2 mrna降解。padi2/mek1/erk信号通路对igf2bp1的异常调节导致致癌基因sox2表达异常积累，从而支持ec的恶性状态。最后，padi2基因沉默、通过padi2抑制剂抑制mek1瓜氨酸化或mek1 r113/189突变均能抑制ec进展。这些数据表明，padi2催化的mek1 r113/189瓜氨酸化是ec恶性肿瘤的关键驱动因素，并提示靶向padi2/mek1可能是ec患者潜在的治疗方法。

m6a和腺苷-肌苷（a-to-i）rna编辑是影响哺乳动物腺苷的两个最丰富的rna修饰事件。这两种rna修饰决定mrna的命运，并在肿瘤的发展和进展中发挥关键作用。本研究发现在胶质母细胞瘤中mettl3上调，使adar1 mrna甲基化，并提高其蛋白水平，从而形成连接mettl3、ythdf1和adar1的促肿瘤机制。并且发现adar1通过结合cdk2 mrna发挥独立于脱氨酶活性的癌症促进作用，强调了adars作为必要的rna结合蛋白对细胞稳态和癌症进展的重要性。此外，实验表明adar1敲除足以在体内强烈抑制胶质母细胞瘤的生长。因此，这一发现强调了mettl3/adar1轴在癌症进展中是一个新的关键通路，它连接了m6a和a-to-i编辑转录后事件。

内源性逆转录病毒（ervs）是大量的、异质性的群体，整合了逆转录病毒序列，在其以rna为中心的生命周期中影响着基因组调控和细胞生理。未能抑制ervs与癌症、不孕、衰老和神经退行性疾病相关。本研究中在小鼠胚胎干细胞中使用无偏倚的基因组范围crispr敲除筛选，发现m6a rna甲基化是一种限制ervs的方法。erv mrna的甲基化是由甲基转移酶样mettl3-mettl14蛋白复合物催化的，结果发现mettl3-mettl14及其附属亚基wtap和zc3h13的缺失通过靶向5'非翻译区，导致了iaps和相关ervk元件mrna丰度的增加。通过控制mettl3-mettl14酶复合物的生长素依赖性降解，结果发现iap mrna和蛋白质丰度与m6a催化作用呈动态负相关。通过监测mettl3-mettl14双缺失时染色质状态和mrna稳定性，研究发现m6a甲基化主要通过减少iap mrna的半衰期，而这是通过招募m6a读码器蛋白的ythdf家族发生的。总之，这一发现表明通过清除反应性erv来源的rna，rna甲基化在维持细胞完整性方面提供了保护作用，这在转录沉默不严格时可能特别重要。

mettl3介导mrna的m6a甲基化修饰，影响mrna的稳定性及其翻译成蛋白。mettl3也结合染色质，但是mettl3和m6a甲基化在染色质中的作用还不完全清楚。这项研究发现mettl3调控小鼠胚胎干细胞异染色质，其完整性对于沉默逆转录病毒元件和哺乳动物发育至关重要。mettl3主要定位于内源性逆转录病毒的iap型家族。敲除mettl3会破坏多种异染色质标记在mettl3靶向的iap上的沉积，并上调iap转录，提示mettl3对iap异染色质的完整性很重要。研究提供了进一步的证据表明，由mettl3结合的iaps衍生的rna转录本与染色质相关，并被m6a甲基化。这些m6a标记的转录本通过m6a阅读器ythdc1结合，ythdc1与mettl3相互作用，反过来促进mettl3与染色质的结合。mettl3也会与组蛋白3赖氨酸9（h3k9）三甲基转移酶setdb1及其辅助因子trim28相互作用，并且对其在iaps中的定位非常重要。这项研究结果表明，在小鼠胚胎干细胞中，mettl3催化rna m6a修饰对iap异染色质的完整性具有重要作用，揭示了哺乳动物异染色质调控的机制。