用户文章Plant Physiol-m6A修饰调控番茄果实膨大 | m6A专题

论文标题：Unique features of mRNA m6A methylomes during expansion of tomato (Solanum lycopersicum) fruits

刊登日期：2021年11月

发表杂志：Plant Physiology

影响因子：8.34

研究机构：江苏师范大学徐涛课题组

技术手段：m6A-seq、转录组测序

整体研究思路

1. 番茄果实膨大期间m6A整体水平上升

作者发现番茄开花后12、20和28天三个时间点果实膨大有明显差异。

接下来作者分析了番茄果实从未成熟绿期到成熟绿期不同阶段m6A水平后发现，无论是total RNA还是mRNA整体m6A水平均有所提高，但是核糖体RNA（rRNA）整体m6A水平未出现太大变化，这表明rRNA对番茄果实膨大影响不大。

2. m6A-seq揭示番茄果实膨大相关基因

作者对12、20、28天的番茄果实进行m6A-seq，并且使用m6A-IP-qPCR方式随机挑选6个基因，已证实验证结果与测序结果基本上是吻合的。

绝大部分编码蛋白的基因只有1个peak，peak整体分布在3’UTR，极少数分布在5’UTR。

GO富集分析表明大部分peak所涉及的基因参与了蛋白代谢、转录调节等基因功能。

接下来作者鉴定了12、20和28天中一些特异性的差异peak，特意跟秦国政课题组番茄果实成熟研究（DNA甲基化调控m6A甲基化影响番茄果实成熟 | m6A专题）中的peak进行对比发现，尽管2个课题组研究的番茄材料不是同一类型，但是有超过83%的基因有重叠。

进一步对3个时间点进行两两比较分析后也发现大部分m6A peak都落在了3’UTR。

motif分析表明植物特有的URUAY在3组都有，但是m6A通用motif RRACH在12天 vs 20天这组中并未被发现。

3. m6A修饰与番茄果实膨大基因表达关系

不同发育阶段或条件下，m6A修饰对植物的mRNA有着不同影响。如秦国政等曾报道成熟番茄中m6A修饰水平与mRNA呈负相关（DNA甲基化调控m6A甲基化影响番茄果实成熟 | m6A专题）。

作者对前面提到的3个时间段各自两两比较结果来看，番茄果实膨大期间m6A修饰水平与mRNA表达整体呈正相关。

GO富集分析表明绝大部分m6A修饰差异的基因参与了光合作用、叶绿素结合以及细胞壁相关功能。

为了进一步揭示m6A修饰在番茄果实膨大调控中的作用，作者分析了与果实膨大相关的基因中的m6A模式。许多诱导或抑制果实膨大的基因在果实膨大的一个或所有阶段都含有特定的m6A修饰基因/标记。

此外，转录组的相关生信分析显示，具有m6A甲基化的基因比未经m6A修饰的基因表达更活跃。值得注意的是，大量参与生长素和赤霉素信号传导和内复制的基因，以及一些与细胞扩张和果皮厚度相关的基因都含有m6A修饰。

4. 直接注射m6A甲基化转移酶或去甲基化酶抑制剂可改变m6A修饰并抑制番茄果实膨胀

作者通过直接注射3-deazaneplanocin A (DA)和Meclofenamic acid (MA)来观察对番茄果实膨胀的影响。DA可抑制动植物体内的m6A修饰水平增加，而MA是FTO相关同源家族蛋白的抑制剂。

作者直接在12天时将DA或MA溶液注射进番茄后发现，注射后7天番茄果实变小了（直径、鲜重等均变小了）。表明DA和MA均能抑制果实膨胀。

但是DA会加速果实成熟且果实中m6A整体水平下降，MA会延缓果实成熟且m6A整体水平上升。

这个结果也与秦国政课题组前期研究相符合（DNA甲基化调控m6A甲基化影响番茄果实成熟 | m6A专题），即m6A水平在番茄果实成熟阶段逐渐降低，而m6A去甲基化酶抑制导致m6A水平升高与果实延迟成熟有关。

考虑到DA和MA不是RNA中甲基化和去甲基化的特异性抑制剂，作者证实DA和MA处理不会显著改变DNA中6mA和5mC的水平。

值得注意的是，DA或MA处理后，几个m6A修饰基因的转录水平发生了改变，而非m6A修饰基因的转录水平不受抑制剂处理的影响。

总之，作者的结果表明m6A甲基化在调节番茄果实的膨大以及番茄果实的成熟中的重要性。

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