文章導讀
m6A是真核生物中最常見的一類化學修飾，能夠在多種生物過程中發揮重要作用，包括癌癥發生發展、細胞分化、壓力應答、免疫反應以及神經發育等方面。目前大部分研究主要探究m6A對蛋白編碼基因的調控——即影響mRNA穩定性或翻譯效率。
2020年1月17日，美國芝加哥大學何川，中科院北京基因組研究所韓大力和同濟大學高亞威教授合作在頂級國際期刊Science上首次揭示了關于RNA的m6A甲基化修飾調控染色質狀態和轉錄活性的重要機制，不僅刷新了我們對m6A功能的認識，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。
發表期刊：Science
影響因子：41.037
實驗方法：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）
實驗樣本：小鼠胚胎干細胞
文獻鏈接：http://sci-hub.shop/10.1126/science.aay6018
文章內容
（1）mESCs中m6A降低能增加新生轉錄本和染色質開放性
為了探究染色體相關的RNA m6A修飾或甲基轉移酶對轉錄水平的影響。作者利用新生RNA標記實驗發現，Mettl3敲除(KO) mESC細胞系（Mettl3 KO mESCs）的新生合成的RNA顯著增加（A）；利用DNase I-TUNEL實驗顯示，Mettl3 KO mESCs中的染色質開放性較WT組顯著增加（C）；H3K4me3和H3K27ac是兩個與活躍轉錄相關的組蛋白標記，當Mettl3缺失后，這兩個組蛋白標記均升高（H）；同樣發現，Ythdc1 KO mESCs與Mettl3 KO mESCs結果相似。這些數據表明RNA m6A具有合成新生轉錄本調控作用。
圖注：m6A降低能增加新生轉錄本和染色質開放性
（2）染色體相關RNA（carRNA）的轉錄效率受m6A調控
為了探究m6A修飾對染色體相關RNA（carRNA）的調控作用，包括啟動子相關RNA （paRNA），增強子RNA（eRNA）和轉座因子轉錄的RNA（repeats RNA），作者利用LC-MS/MS技術發現Mettl3 KO中的carRNA m6A整體甲基化水平明顯下降（A）；利用m6A MeRIP-seq技術發現，Mettl3 KO mESCs中carRNA m6A甲基化程度明顯下降（B）；通過與新生轉錄本RNA-seq數據聯合分析，發現m6A-marked carRNA的豐度較non-m6A carRNA顯著升高，且carRNA m6A甲基化程度與carRNA轉錄效率呈負相關（C、E）。這些結果表明m6A甲基化能夠影響carRNA的轉錄效率。
圖注：carRNA的表達水平受m6A調控
（3） m6A修飾能夠延長carRNA的半衰期
YTHDC1是一個已知的m6A reader酶。作者前期工作發現YTHDC1與核外泌體靶向（NEXT）復合物的組分相關，是介導核內非編碼RNA降解的主要原因，下調YTHDC1能夠增加RNA的表達水平。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數據分析發現，Ythdc1 CKO mESCs中，三組carRNA的半衰期都顯著延長（D）；與m6A MeRIP-seq數據聯合分析發現，三組中m6A-marked carRNA的半衰期較non-m6A carRNA延長（E）。這說明YTHDC1下調能夠延長carRNA的半衰期。
圖注：m6A修飾延長carRNA的半衰期
（4）m6A修飾的carRNAs影響基因的表達和轉錄效率
前面結果顯示，Mettl3可提高轉錄和染色質的開放性，為了探究轉錄和染色質的開放性變化是否被carRNA m6A甲基化調控。作者利用時序RNA-seq與m6A MeRIP-seq數據聯合分析發現，在Mettl3 KO mESCs中上調基因carRNA的m6A甲基化程度明顯低于下調基因（A、B）；mNET-seq數據與m6A MeRIP-seq聯合分析發現，m6A-marked carRNA的下游基因轉錄效率較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錄。
圖注：m6A修飾的carRNAs影響基因的表達和轉錄率
（5）m6A修飾的carRNAs提高染色質開放性
為了探究carRNA m6A甲基化程度改變能夠影響染色質狀態，作者利用ChIP-seq和m6A MeRIP-seq技術發現，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記的深度。作者還推測carRNAs可以招募CBP/EP300和YY1等蛋白來促進開放染色質和激活轉錄，并利用ChIP-seq技術揭示Mettl3 KO mESCs中EP300和YY1的結合能力較WT組增強（B、C），且EP300和YY1的結合與附近carRNAs的m6A甲基化程度呈負相關（D、E）。這表明這些m6A調控的carRNAs可以通過激活相關蛋白穩定開放的染色質狀態。
圖注：m6A豐度的carRNAs提高染色質開放性
文章總結
總體來說，該研究發現在小鼠胚胎干細胞中，METTL3能夠修飾carRNAs（包括啟動子相關RNAs，增強子RNAs和序列重復RNAs），YTHDC1通過NEXT復合體降解這些RNAs。當敲除METTL3或YTHDC1能夠提高carRNAs的水平，穩定染色質開放狀態并促進下游基因的轉錄。這為研究和理解生物體復雜的表觀調控網絡，提供了新的思路和方向，具有很強的理論先導性和示范性，也為疾病的調控和靶點提供了重要的理論依據。
圖注：m6A降低能提高染色質的開放性并激活轉錄
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