揭秘m6A修飾新功能 －－ 調(diào)控染色質(zhì)狀態(tài)和轉(zhuǎn)錄活性

文章導(dǎo)讀
m6A是真核生物中最常見的一類化學(xué)修飾，能夠在多種生物過程中發(fā)揮重要作用，包括癌癥發(fā)生發(fā)展、細(xì)胞分化、壓力應(yīng)答、免疫反應(yīng)以及神經(jīng)發(fā)育等方面。目前大部分研究主要探究m6A對(duì)蛋白編碼基因的調(diào)控——即影響mRNA穩(wěn)定性或翻譯效率。
2020年1月17日，美國芝加哥大學(xué)何川，中科院北京基因組研究所韓大力和同濟(jì)大學(xué)高亞威教授合作在頂級(jí)國際期刊Science上首次揭示了關(guān)于RNA的m6A甲基化修飾調(diào)控染色質(zhì)狀態(tài)和轉(zhuǎn)錄活性的重要機(jī)制，不僅刷新了我們對(duì)m6A功能的認(rèn)識(shí)，而且為研究m6A作用方式提供了新的思路與研究視角，具有重要科研意義。

發(fā)表期刊：Science
影響因子：41.037
實(shí)驗(yàn)方法：m6A MeRIP-seq、RNA-seq、m6A整體修飾水平、ChIP-seq（云序生物可提供以上服務(wù)）
實(shí)驗(yàn)樣本：小鼠胚胎干細(xì)胞
文獻(xiàn)鏈接：http://sci-hub.shop/10.1126/science.aay6018

文章內(nèi)容
（1）mESCs中m6A降低能增加新生轉(zhuǎn)錄本和染色質(zhì)開放性
為了探究染色體相關(guān)的RNA m6A修飾或甲基轉(zhuǎn)移酶對(duì)轉(zhuǎn)錄水平的影響。作者利用新生RNA標(biāo)記實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Mettl3敲除(KO) mESC細(xì)胞系（Mettl3 KO mESCs）的新生合成的RNA顯著增加（A）；利用DNase I-TUNEL實(shí)驗(yàn)顯示，Mettl3 KO mESCs中的染色質(zhì)開放性較WT組顯著增加（C）；H3K4me3和H3K27ac是兩個(gè)與活躍轉(zhuǎn)錄相關(guān)的組蛋白標(biāo)記，當(dāng)Mettl3缺失后，這兩個(gè)組蛋白標(biāo)記均升高（H）；同樣發(fā)現(xiàn)，Ythdc1 KO mESCs與Mettl3 KO mESCs結(jié)果相似。這些數(shù)據(jù)表明RNA m6A具有合成新生轉(zhuǎn)錄本調(diào)控作用。                              

圖注：m6A降低能增加新生轉(zhuǎn)錄本和染色質(zhì)開放性

（2）染色體相關(guān)RNA（carRNA）的轉(zhuǎn)錄效率受m6A調(diào)控
為了探究m6A修飾對(duì)染色體相關(guān)RNA（carRNA）的調(diào)控作用，包括啟動(dòng)子相關(guān)RNA （paRNA），增強(qiáng)子RNA（eRNA）和轉(zhuǎn)座因子轉(zhuǎn)錄的RNA（repeats RNA），作者利用LC-MS/MS技術(shù)發(fā)現(xiàn)Mettl3 KO中的carRNA m6A整體甲基化水平明顯下降（A）；利用m6A MeRIP-seq技術(shù)發(fā)現(xiàn)，Mettl3 KO mESCs中carRNA m6A甲基化程度明顯下降（B）；通過與新生轉(zhuǎn)錄本RNA-seq數(shù)據(jù)聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)m6A-marked carRNA的豐度較non-m6A carRNA顯著升高，且carRNA m6A甲基化程度與carRNA轉(zhuǎn)錄效率呈負(fù)相關(guān)（C、E）。這些結(jié)果表明m6A甲基化能夠影響carRNA的轉(zhuǎn)錄效率。            
   

圖注：carRNA的表達(dá)水平受m6A調(diào)控

（3） m6A修飾能夠延長(zhǎng)carRNA的半衰期
YTHDC1是一個(gè)已知的m6A reader酶。作者前期工作發(fā)現(xiàn)YTHDC1與核外泌體靶向（NEXT）復(fù)合物的組分相關(guān)，是介導(dǎo)核內(nèi)非編碼RNA降解的主要原因，下調(diào)YTHDC1能夠增加RNA的表達(dá)水平。為了探究mESCs中YTHDC1是否能夠降解carRNA，作者利用核RNA半衰期RNA-seq數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，Ythdc1 CKO mESCs中，三組carRNA的半衰期都顯著延長(zhǎng)（D）；與m6A MeRIP-seq數(shù)據(jù)聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，三組中m6A-marked carRNA的半衰期較non-m6A carRNA延長(zhǎng)（E）。這說明YTHDC1下調(diào)能夠延長(zhǎng)carRNA的半衰期。        

圖注：m6A修飾延長(zhǎng)carRNA的半衰期

（4）m6A修飾的carRNAs影響基因的表達(dá)和轉(zhuǎn)錄效率
前面結(jié)果顯示，Mettl3可提高轉(zhuǎn)錄和染色質(zhì)的開放性，為了探究轉(zhuǎn)錄和染色質(zhì)的開放性變化是否被carRNA m6A甲基化調(diào)控。作者利用時(shí)序RNA-seq與m6A MeRIP-seq數(shù)據(jù)聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，在Mettl3 KO mESCs中上調(diào)基因carRNA的m6A甲基化程度明顯低于下調(diào)基因（A、B）；mNET-seq數(shù)據(jù)與m6A MeRIP-seq聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，m6A-marked carRNA的下游基因轉(zhuǎn)錄效率較non-m6A carRNAs更高（E、F）。這說明carRNA m6A甲基化程度的降低能夠激活基因的轉(zhuǎn)錄。 

圖注：m6A修飾的carRNAs影響基因的表達(dá)和轉(zhuǎn)錄率

（5）m6A修飾的carRNAs提高染色質(zhì)開放性
為了探究carRNA m6A甲基化程度改變能夠影響染色質(zhì)狀態(tài)，作者利用ChIP-seq和m6A MeRIP-seq技術(shù)發(fā)現(xiàn)，在Mettl3 KO mESCs中，m6A-marked carRNA基因中H3K4me3和H3K27ac增加比non-m6A carRNA基因更多（A）。這說明carRNA m6A甲基化程度的降低可以增加活性組蛋白標(biāo)記的深度。作者還推測(cè)carRNAs可以招募CBP/EP300和YY1等蛋白來促進(jìn)開放染色質(zhì)和激活轉(zhuǎn)錄，并利用ChIP-seq技術(shù)揭示Mettl3 KO mESCs中EP300和YY1的結(jié)合能力較WT組增強(qiáng)（B、C），且EP300和YY1的結(jié)合與附近c(diǎn)arRNAs的m6A甲基化程度呈負(fù)相關(guān)（D、E）。這表明這些m6A調(diào)控的carRNAs可以通過激活相關(guān)蛋白穩(wěn)定開放的染色質(zhì)狀態(tài)。 

圖注：m6A豐度的carRNAs提高染色質(zhì)開放性 

文章總結(jié)
總體來說，該研究發(fā)現(xiàn)在小鼠胚胎干細(xì)胞中，METTL3能夠修飾carRNAs（包括啟動(dòng)子相關(guān)RNAs，增強(qiáng)子RNAs和序列重復(fù)RNAs），YTHDC1通過NEXT復(fù)合體降解這些RNAs。當(dāng)敲除METTL3或YTHDC1能夠提高carRNAs的水平，穩(wěn)定染色質(zhì)開放狀態(tài)并促進(jìn)下游基因的轉(zhuǎn)錄。這為研究和理解生物體復(fù)雜的表觀調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，提供了新的思路和方向，具有很強(qiáng)的理論先導(dǎo)性和示范性，也為疾病的調(diào)控和靶點(diǎn)提供了重要的理論依據(jù)。         

云序生物RNA修飾特色
云序生物作為國內(nèi)最早做m6A的科研平臺(tái)，至今用戶已發(fā)表10篇m6A高質(zhì)量文章，多篇10分以上文章。云序生物RNA修飾高通量測(cè)序產(chǎn)品覆蓋面廣，無論是編碼mRNA還是非編碼lncRNA，circRNA，microRNA等分子的修飾檢測(cè)，云序生物能夠提供針對(duì)單個(gè)分子的m6A檢測(cè)，也能一次測(cè)序檢測(cè)多種RNA分子修飾的全轉(zhuǎn)錄組修飾檢測(cè)，除此外公司長(zhǎng)期致力于提供優(yōu)質(zhì)前沿表觀研究測(cè)序產(chǎn)品，結(jié)合最新科研熱點(diǎn)繼m6A、m5C、m1A之后，隆重推出多款RNA新修飾，不僅有m7G測(cè)序，還包括m3C測(cè)序、ac4C RNA乙�；瘻y(cè)序、2'-O-甲基化測(cè)序產(chǎn)品，打造了全修飾和全分子覆蓋的研究平臺(tái)。 

云序生物國內(nèi)獨(dú)家提供RNA修飾測(cè)序一站式服務(wù) 

云序生物提供比色法檢測(cè)整體m6A修飾水平、RNA修飾測(cè)序、MeRIP-qPCR驗(yàn)證、RIP和RNA pull-down機(jī)制等研究服務(wù)。2016年至今，樣本數(shù)量累積超過5000+，MeRIP富集成功率高達(dá)98%以上。而且為解決客戶樣本量少的問題，云序早已經(jīng)推出超微量MeRIP測(cè)序技術(shù)，500ng總RNA即可完成測(cè)序。特殊樣本也可進(jìn)行RNA修飾測(cè)序，如血清，血漿，外泌體和石蠟樣本。 
云序生物m6A RNA甲基化測(cè)序技術(shù)服務(wù)流程：
利用m6A特異性抗體，通過免疫共沉淀技術(shù)（MeRIP方法）特異性富集發(fā)生甲基化修飾的RNA，與不處理組（Input）做對(duì)比，對(duì)m6A修飾進(jìn)行高通量測(cè)序和peak峰定位。


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