斑馬魚母源-合子轉(zhuǎn)換 (maternal-to-zygotic transition, MZT)過程伴隨著母源RNA和蛋白質(zhì)的降解以及合子基因組的激活(maternal-to-zygotic transition, ZGA)。已有研究表明多種關鍵因素通過母源和合子途徑促進母源mRNA降解，其中包括合子轉(zhuǎn)錄的microRNA miR-430，次優(yōu)密碼子的使用，N6-甲基腺苷（m6A），尿苷化等，但母源mRNA的穩(wěn)定性維持機制尚不清楚。

5-甲基胞嘧啶（m5C）是一種廣泛的mRNA修飾，科學家建立了RNA m5C測序技術，揭示了m5C修飾在mRNA的分布圖譜規(guī)律及其通過細胞核內(nèi)結合蛋白ALYREF調(diào)控mRNA出核作用機制（Yang et al. Cell Research 2017）。

中國科學院北京基因組研究所楊運桂研究組、中國科學院動物研究所劉峰研究組和復旦大學麻錦彪研究組合作發(fā)現(xiàn)，m5C通過新結合蛋白Ybx1調(diào)控母源mRNA的穩(wěn)定性，進而調(diào)控斑馬魚母源-合子轉(zhuǎn)換及早期胚胎發(fā)育進程。相關研究成果8月6日以RNA 5-methylcytosine facilitates maternal-to-zygotic transition through preventing maternal mRNA decay 為題在線發(fā)表于Molecular Cell 雜志。

研究團隊首次繪制了斑馬魚早期胚胎發(fā)育過程中RNA m5C甲基化圖譜。測序分析發(fā)現(xiàn)，在母源-合子轉(zhuǎn)換過程中，m5C修飾的母源mRNA比未修飾的mRNA更穩(wěn)定。利用Oligo-pulldown結合質(zhì)譜技術發(fā)現(xiàn)了斑馬魚中新的m5C結合蛋白Ybx1。

進一步通過ITC、蛋白解構技術等發(fā)現(xiàn)了Ybx1傾向于通過其CSD結構域關鍵殘基Trp45與m5C的π-π相互作用，識別m5C修飾的mRNA。功能實驗表明，ybx1缺失導致早期胚胎發(fā)育阻滯在囊胚期和原腸期。通過免疫共沉淀、GST-pulldown技術和高通量測序技術，鑒定了poly(A)結合蛋白Pabpc1a為Ybx1的互作蛋白，發(fā)現(xiàn)pabpc1a缺失的胚胎表現(xiàn)出與ybx1缺失胚胎相似的表型且Ybx1靶向結合的mRNA的穩(wěn)定性顯著降低。

最后，利用單基因報告系統(tǒng)證明Ybx1和Pabpc1a以m5C依賴的方式維持母源mRNA的穩(wěn)定性并最終促進斑馬魚早期胚胎發(fā)育進程。

研究發(fā)現(xiàn)了m5C修飾通過其結合蛋白Ybx1招募Pabpc1a維持母源mRNA穩(wěn)定性從而保證母源-合子轉(zhuǎn)換有序進行的分子機制，為全面解析斑馬魚胚胎發(fā)育過程中mRNA命運調(diào)控及細胞分化提供了重要依據(jù)。這種轉(zhuǎn)錄后修飾在其他脊椎動物的發(fā)育過程中也可能發(fā)揮著重要作用。該研究得到國家自然科學、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項以及國家重點研發(fā)計劃等的資助。

原文標題：

RNA 5-methylcytosine facilitates maternal-to-zygotic transition through preventing maternal mRNA decay

來源：生物通