前沿！RNA的m6A修饰调控染色质状态和转录活性
【据《Science》2020 年1 月报道】题：染色体相关RNA上的m6A 修饰参与染色质状态与转录活性的调控（作者Liu Jun等）
近年来，越来越多的研究聚焦于N6甲基腺苷酸（N6-methyladenosine, m6A），这种RNA上的甲基化修饰具有广泛存在且“添加与擦除”可逆等特征，对于RNA的命运决定发挥了重要的调节作用。m6A修饰的“添加”主要依赖于Mettl3、Mettl14、Wtap等蛋白组成的甲基转移酶复合物，而α-酮戊二酸依赖的双加氧酶Alkbh5和Fto能有效“擦除”该修饰。具有YTHDF结构域的蛋白能够识别并结合mRNA中的m6A，减少mRNA半衰期促使其降解。
以往研究大多聚焦于细胞质内m6A修饰的mRNA命运以及带来的生物学影响，而细胞核内RNA m6A的功能仍不甚明晰。2020年1月17日，同济大学生命科学与技术学院、附属东方医院高亚威教授联合美国芝加哥大学何川、中科院北京基因组研究所韩大力合作完成的研究成果“N6-methyladenosine of chromosome-associated regulatory RNA regulates chromatin state and transcription”在线发表于国际顶尖学术期刊Science。该研究首次揭示了m6A修饰对细胞核内染色体相关RNA（chromtain-associate RNA, caRNA）的调控机制，以及这些调控对于染色质状态和转录活性的影响。
作者首先通过EU染色发现Mettl3敲除的小鼠胚胎干细胞中新生RNA的水平显著升高，同时DNaseI处理后双链DNA断裂现象大幅增加，这说明Mettl3敲除细胞内染色质的开放程度升高。此外，将细胞核定位的m6A识别蛋白Ythdc1敲除后也出现了这些表型，而且在敲除细胞中补回m6A修饰添加/识别位点突变的Mettl3/Ythdc1蛋白均不能使细胞回归正常水平，说明这是一种m6A依赖的调控机制。
液相色谱-串联质谱法检测到Mettl3敲除后caRNA上m6A含量显著降低。为了深入研究受到调控的靶点，团队将含有m6A修饰的RNA进行高通量测序，分析了三类caRNA——启动子相关RNA（promoter-associated RNA，paRNA）、增强子RNA（enhancer RNA，eRNA）及重复序列转录本（repeats），检测到它们的m6A水平均有下调，进一步将这些caRNA分为含m6A组和无m6A组后，发现Mettl3敲除细胞中含m6A组的丰度明显升高，而无m6A组则无此现象，且m6A的水平与caRNA的表达水平呈负相关，说明caRNA上的m6A修饰使这些RNA本身的稳定性降低。接着，作者又通过核内RNA降解实验观察到Ythdc1敲除细胞中，三种caRNA的半衰期都有明显延长，而且含有m6A修饰的caRNA半衰期比无修饰组延长更多，这说明Ythdc1参与介导了含m6A修饰caRNA的降解。
接下来，作者着眼于caRNA的异常水平对相邻基因表达的影响，发现Mettl3敲除细胞中的多数上调基因在上游都有含m6A修饰的caRNA，并且上游caRNA含m6A修饰的基因转录速率相比上游caRNA无m6A修饰的基因提升更多。同时，针对H3K4me3和H3K27ac的ChIP-seq发现，Mettl3敲除后这两种促进转录激活的组蛋白修饰均有所增加，并且上游caRNA有m6A修饰的基因上这两个修饰的上调幅度更高。值得注意的是，在Mettl3敲除细胞中，组蛋白乙酰转移酶EP300与染色质的结合有所增加，并且结合的强弱与邻近caRNA的m6A水平呈负相关。这些结果说明了降低caRNA的m6A修饰水平会促进其下游基因的转录，这种调控可能通过招募组蛋白修饰相关蛋白，以增加激活转录的修饰来实现。作者最后还通过定点去除特定基因启动子区域caRNA上的m6A修饰，观察到相关基因的转录活跃程度增加，进一步证实了研究模型的真实性。
此项研究聚焦于细胞核内与染色体紧密相连的RNA，首次揭示了caRNA上m6A修饰对其稳定性的调控，并对这种调控的作用机理及其对于染色质开放程度和转录活性的意义完成了深入的探究和阐释。这对于研究和理解生物体复杂的表观调控网络，提供了新的思路与研究视角，具有很强的理论先导性和示范性。这一发现也为发育和疾病的调控和靶点开发提供了重要的理论依据。
（同济大学生命科学与技术学院 陈川报道）
（本文来源于《医学参考报》干细胞与再生医学频道2020-02期第4版文章，ID：yxckbsc2020020402），图片来源于网络，如有侵权，请联系删除。）
原文链接：
https://science.sciencemag.org/content/367/6477/580
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