近兩年來,多項研究發現染色質中的新生RNA上含有m6A修飾,說明這些m6A修飾伴隨著轉錄產生。真核生物的轉錄包括轉錄起始、暫停與釋放、延伸和終止等多個步驟。早期的轉錄暫停以及暫停後命運選擇(繼續延伸還是降解)是高等生物基因轉錄的限速步驟,而m6A修飾在此過程中的研究還很少。
mRNA m6A修飾的功能近十年來得到了廣泛的關注。mRNA上的m6A修飾主要由METTL3/METTL14/WTAP複合物催化,參與了mRNA的剪接、轉運、降解、翻譯等過程。但這些研究主要集中在m6A對於轉錄後mRNA的命運調控,關於新生RNA上的m6A功能的研究直到近兩年才逐漸展開。
2022年2月25日,復旦大學生物醫學研究院研究員沈宏傑、藍斐聯合牛津大學Ludwig腫瘤研究所教授Yang Shi和哈佛醫學院教授Karen Adelman合作研究成果,以“Dynamic Control of Chromatin-associated m6A Methylation Regulates Nascent RNA Synthesis”為題,線上發表於Molecular Cell雜誌。該研究發現伴隨轉錄產生的新生RNA m6A修飾可促進轉錄,該功能通過抑制Integrator複合物招募而實現,揭示了m6A修飾對於轉錄調控的重要作用。
研究者發現在乳腺癌MCF-7細胞、人胚胎腎HEK293T細胞以及小鼠神經幹細胞(Neural Stem Cell)中,METTL3、METTL14和WTAP主要結合在基因啟動子和增强子上的轉錄起始位點附近。研究者發現METTL3可以催化染色質結合的新生RNA上的m6A修飾,不同於成熟mRNA的m6A修飾主要位於3'UTR,新生RNA的5'UTR也含有m6A修飾,這些m6A修飾可以被hnRNP G和YTHDC1識別,從而封锁Integrator複合物剪切新生RNA,促進了新生RNA轉錄。
值得一提的是沈宏傑課題組在2021年的一篇研究還發現小鼠胚胎幹細胞中,METTL3主要結合在异染色質區域,通過組蛋白H3K9me3甲基化,抑制內源性逆轉錄病毒IAPEz元件的轉錄(Nature,2021)。而隨著小鼠胚胎幹細胞分化到擬胚體(Embryoid Body,EB)時期,METTL3在染色質上的分佈則遷移到了啟動子區域,提示METTL3在退出自我更新狀態後更多的參與活化區域轉錄起始調控,(Nature,2021,復旦網站連結:https://news.fudan.edu.cn/2021/0129/c4a107857/page.htm)。
原文連結:https://doi.org/10.1016/j.molcel.2022.02.006