杰出华人科学家Nature表观遗传学新文章

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生物通报道  来自芝加哥大学、加州大学圣地亚哥医学院的研究人员证实,一些结合蛋白通过选择性识别动态的m6A(N6-甲基腺嘌呤,N6-methyladenosine)修饰,调控了mRNA的翻译状态和稳定性。相关研究论文在线发表在11月27日的《自然》(Nature)杂志上。
领导这一研究的是国际著名的华人化学生物学家、芝加哥大学何川(Chuan He)教授。其主要从事化学生物学、核酸化学和生物学、遗传学等方面的研究。近年来在甲基化修饰,尤其是5hmC修饰等方面获得了许多重要的发现。迄今已在Nature,Science等国际权威学术期刊发表论文70余篇。曾荣获美国癌症研究青年科学家奖,以及凯克基金会医学研究杰出青年学者奖等多个奖项,今年当选为顶级生命医学研究院HHMI研究员。生物通 cuturl('www.ebiotrade.com')
信使RNA(mRNA)是遗传信息流的中心。已知诸如AU富含元件(AU-rich element,ARE)、铁反应元件(iron responsive element,IRE)等一些以短序列或结构基序的形式存在于mRNA中的调控元件,控制了翻译和降解过程的时间和位置。可逆及动态的mRNA甲基化则在初级序列的基础上增加了另外一层更为复杂的调控。
m6A是发生在RNA碱基A第六位N原子上的甲基化形式,是真核生物中最常见的一种RNA转录后修饰。其甲基化是由诸如MT-A70等m6A甲基转移酶催化而成。MT-A70丧失可以导致人类Hela细胞凋亡,严重损害拟南芥和果蝇的发育。生物通 cuturl('www.ebiotrade.com')
近期何川课题组发现了两种m6A脱甲基酶:FTO和ALKBH5,证实这种RNA甲基化是可逆的,并有可能动态控制了mRNA的代谢过程。在人类和小鼠组织中揭示的m6A转录组(甲基化组)表明m6A富集在长外显子中以及终止密码子的周围,进一步证实了m6A具有基础调控作用。然而,直到现在对于m6A的生物学功能还不是很清楚。
鉴于甲基转移酶充当了mRNA上m6A的“书写器”(writer), FTO和ALKBH5等脱甲基酶充当了“擦除器”(eraser),研究人员提出潜在的m6A选择性结合蛋白有可能发挥了m6A修饰“阅读器”(reader)的作用,通过选择性识别甲基化RNA执行了调控功能。生物通 cuturl('www.ebiotrade.com')
在这篇新文章中,研究人员证实人类YTHDF2“阅读器”蛋白通过选择性识别m6A调控了mRNA降解。他们鉴别出了3000多个YTHDF2的细胞RNA靶标,其中大多数是mRNAs,但也包括一些具有保守G(m6A)C核心基序的非编码RNAs。研究人员进一步确立了YTHDF2在RNA代谢中的作用,证实YTHDF2的C端结构域选择性结合包含m6A的 mRNA,而N端结构域导致了YTHDF2–mRNA复合物定位到细胞的RNA降解位点,由此改变了mRNA的定位,影响了mRNA的寿命。
这项新研究在全转录组范围内对YTHDF2–RNA互作进行了识别,并确立了这一m6A结合蛋白介导m6A功能的机制模型,这是第一次从功能上证实了一种m6A“阅读器”蛋白。研究人员证实,YTHDF2改变了数千个包含m6A的mRNA的细胞质状态分布。这项研究证实了,通过m6A“阅读器”蛋白这种可逆性的m6A修饰动态地微调了靶RNAs的定位和稳定。