王秀杰研究组合作发现m6A修饰在小脑发育中的新功能 (附2018上半年m6A研究文章和点评)

N6-甲基腺嘌呤(m6A)修饰是RNA上分布最广泛的一种化学修饰,参与调控RNA的翻译、降解以及可变剪接等多个过程,在胚胎干细胞干性维持、胚胎发育、配子发生等生命活动中均发挥重要作用。m6A修饰是由METTL3、METTL14以及WTAP等构成的m6A甲基转移酶复合物催化形成的,其中METTL3是m6A甲基转移复合物的核心组分。在小鼠中,敲除Mettl3基因可导致早期胚胎发育终止,表明m6A甲基化修饰在哺乳动物胚胎发育中扮演重要角色。

  中国科学院遗传与发育生物学研究所王秀杰研究组与动物所周琪研究组、基因组所杨运桂研究组通过合作研究发现,在中枢神经系统通过Nestin-Cre特异地敲除Mettl3导致小鼠出现严重的运动功能障碍,并伴随哺乳期死亡。解剖和病理切片检测发现由Mettl3敲除引起的m6A甲基化修饰的缺失严重影响大脑皮层和小脑的发育,导致大脑皮层变薄和小脑萎缩。进一步研究发现,m6A甲基化修饰的缺失引起小脑内颗粒神经元分化和成熟过程中基因表达调控紊乱,最终导致颗粒神经元大量凋亡。该研究揭示了METTL3介导的m6A修饰调控在哺乳动物中枢神经系统发育中的重要作用。

  该项成果于2018年6月7日在线发表在PLOS Biology杂志上(DOI:10.1371/journal.pbio.2004880)。王秀杰研究组刘修营助理研究员和王猛副研究员、动物所博士生王晨鑫和徐凯、基因组所崔冠深为共同第一作者。该项研究得到了科技部、国家自然科学基金委和中国科学院等项目的资助。

其它16篇研究

  • m6A RNA Degradation Products are Catabolized by an Evolutionarily Conserved N6-methyl-AMP Deaminase in Plant and Mammalian Cells. 德国莱布尼兹大学,Plant Cell,第一作者为Mingjia Chen。有生成就有降解,这篇文章从m6A的降解产物N6-mAMP入手,发现其代谢相关的脱氨酶MAPDA在植物和哺乳动物中保守。MAPDA失活后,m6A,N6-mAMP, N6-mATP浓度积累。但N6-mAMP浓度显著高于N6-mATP,作者推测在AMP的选择磷酸化上存在一个未知的调控因素。此外在缺少MAPDA这种酶的物种如部分真菌中,m6A的作用也不那么重要。可以说是相生相克,也可以说是适应性进化。存在的都是有道理的。
  • The m6A-epitranscriptomic signature in neurobiology:from neurodevelopment to brain plasticity 澳大利亚昆士兰大学,J Neurochem。m6A在神经中的研究是比较多的,本文综述了m6A的不同功能,识别蛋白,及其在脑发育、突触可塑性、学习和记忆中的作用,以及异常m6A与神经性疾病的关系。5hmC大火那会儿也是这个思路,学习、记忆、神经性疾病都能关联上。影响有多大,不好说。
  • N6-methyladenosine RNA modification regulates embryonic neural stem cell self-renewal through histone modifications 斯坦福Burnham Prebys医学发现中心,华人,Nature neuroscience。METTL14敲除后,检测到NSC中组蛋白修饰整体升高,引发相关的基因表达和细胞表型变化。对组蛋白修饰的影响是因为m6A的改变影响到了编码组蛋白修饰酶转录本的稳定性。这个是比较好贴的一个点,在m6A那么多靶点中,找到组蛋白修饰酶应该不难。此篇文章主要作者同原班人马在2014年NCB发表一篇胚胎干细胞中的m6A修饰。
  • RNA m6A methylation participates in regulation of postnatal development of the mouse cerebellum 医科院基础所佟伟民教授,基因组所宋述慧博士,Genome Biology,不同脑区的m6A相关甲基转移酶和去甲基化酶的时空特异表达谱和m6A修饰谱,及METTL3和ALKBH5的干扰试验。与何川和杨运桂老师在2013年发表的Molecular cell中的结论一致,ALKBH5失活后,高甲基化的RNA富集在细胞质中。
  • Ythdf2-mediated m6A mRNA clearance modulates neural development in mice 奥斯陆大学李苗苗博士(很优秀的博士生,正在回国找职位,多篇一作文章),Genome biology。m6A识别蛋白YTHDF2敲除的神经前体细胞增殖和分化能力显著降低,神经元不能形成正常的神经突起。m6A甲基化组分析,发现YTHDF2的敲除导致神经元分化相关基因的m6A信号未被识别,引发这些基因的延迟降解。
  • Nuclear m6A reader YTHDC1 regulates alternative polyadenylation and splicing during mouse oocyte development. 宾西法尼亚大学,Plos genetics。YTHDC1调节选择性多腺苷酸化和可变剪接,并且不可以被m6A结合功能缺失的YTHDC1恢复(这个功能恢复实验很良心)。
  • Dynamic transcriptomic m6A decoration: writers, erasers, readers and functions in RNA metabolism. 杨运桂老师和杨莹师徒合作m6A综述,发表于cell research.
  • Two Ck1δ transcripts regulated by m6A methylation code for two antagonistic kinases in the control of the circadian clock Hitoshi Okamura发表在PNAS的很不错的工作, Ck1δ转录本中m6A的存在不影响转录本的表达但影响其蛋白含量。CRISPR-cas9定点敲除甲基化位点后证实了同样的结论。Ck1δ存在两种不同的剪接体,发挥相反的功能,也是一个基因两种功能的一个示例。
  • The m6A Reader ECT2 Controls Trichome Morphology by Affecting mRNA Stability in Arabidopsis. 北大贾桂芳老师,Plant cell。植物中m6A识别蛋白ECT2的功能鉴定,也涉及m6A调节mRNA的3’UTR。2018年关于ECT2的研究还有两篇,未做摘录。
  • Xio is a component of the Drosophila sex determination pathway and RNA N6-methyladenosine methyltransferase complex. 上海植生所严冬教授,PNAS。利用质谱发现一个与m6A甲基化复合体互作的蛋白,鉴定其为甲基化催化复合体核心成员之一。功能研究发现该蛋白可以调节果蝇雌雄体的转变,命名为Xio (Xiong)。
  • Zc3h13 Regulates Nuclear RNA m6A Methylation and Mouse Embryonic Stem Cell Self-Renewal 大牛加持,Molecular cell,Xio的哺乳动物中同源蛋白Zc3h13调控m6A甲基化和干细胞自我更新。
  • VIRMA mediates preferential m6A mRNA methylation in 3’UTR and near stop codon and associates with alternative polyadenylation 崔晓龙 (cell哥出国后第一发),Cell Discovery, VIRMA 控制m6A 3’UTR区m6A修饰的位点选择性并且调节选择性多腺苷酸化。与2015年的Cell Stem Cell中的文章m6A RNA methylation is regulated by microRNAs and promotes reprogramming to pluripotency提到的miRNA介导的m6A生成是互补的调控机制。
  • Epitranscriptomic m6A Regulation of Axon Regeneration in the Adult Mammalian Nervous System. 宋洪军教授及其夫人明国莉教授,一对科学伉俪,神经生物学领域深耕,任何新的热点都可以捕捉到应用于神经生物学研究,5hmC, m6A,单细胞测序,Zika病毒,都有很多很好的发现。
  • An additional class of m6A readers Pan tao, Nature cell biology, 研究m6A或其他修饰,都是对对应酶的研究,reader, writer, eraser每鉴定出一个都是好的工作,看看这篇,能不能对如何鉴定筛选有些启发。
  • METTL14 Inhibits Hematopoietic Stem/Progenitor Differentiation and Promotes Leukemogenesis via mRNA m6A Modification. Cell Stem Cell,辛辛那提大学,Chen Jian,也是对酶功能的研究,不同的体系。
  • R-2HG Exhibits Anti-tumor Activity by Targeting FTO/m6A/MYC/CEBPA Signaling. Cell, 辛辛那提大学,Chen Jian,羟戊二酸的抗肿瘤活性在FTO含量高的癌细胞中更明显。明星因子,IDH1,FTO,M6A,MYC,与5hmC也应该可以关联上。

原文发布于微信公众号 - 生信宝典(Bio_data)

原文发表时间:2018-06-15

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