新觀點(diǎn)丨關(guān)于m6A修飾mRNA的那些事-肽度TIMEDOO最近小編讀到一篇近期發(fā)表在Nature Reviews Molecular Cell Biology(IF:35.612)的文章《Reading, writing and erasing mRNA methylation》,系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了一些m6A表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)的表征和量化的新方法,m6A與細(xì)胞分化、癌癥進(jìn)展和其他過(guò)程機(jī)制的關(guān)系以及m6A Readers、Writers和Erasers的機(jī)制和功能新概念。如果您的研究涉及RNA加工成熟、穩(wěn)定性、mRNA運(yùn)輸與翻譯、RNA編輯等或其與腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移、胚胎發(fā)育、干細(xì)胞、DNA損傷修復(fù)和病毒感染等方向,經(jīng)常會(huì)關(guān)聯(lián)到m6A研究的課題和實(shí)驗(yàn),不妨一起來(lái)看看如下文中比較有意思的內(nèi)容和觀點(diǎn)。
1、m6A修飾mRNA的生命周期
新觀點(diǎn)丨關(guān)于m6A修飾mRNA的那些事-肽度TIMEDOO
m6A修飾mRNA的生命周期示意圖
在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中,以N6-甲基腺苷(m6A)甲基化為目標(biāo)的mRNA的“生命周期”開(kāi)始于細(xì)胞核中。包含核心甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白3(METTL3)及其銜接子的m6A Writer復(fù)合物位于細(xì)胞核中,在此處它通過(guò)共同轉(zhuǎn)錄添加m6A。m6A Eraser也主要位于細(xì)胞核中。作用于mRNA中m6A的主要m6A Eraser是ALKBH5。最近發(fā)現(xiàn),脂肪質(zhì)量和肥胖相關(guān)蛋白(FTO)優(yōu)先靶向m6Am,而不是m6A,其主要目標(biāo)是核小RNA(snRNA)中的m6Am。當(dāng)在核中時(shí),m6A可以結(jié)合特定的核Reader蛋白,主要是YTHDC1(DC1),這可能會(huì)影響剪接或其他核過(guò)程如mRNA輸出。當(dāng)mRNA輸出到細(xì)胞質(zhì)時(shí),m6A結(jié)合到特定的Reader蛋白上,這些蛋白會(huì)影響mRNA的穩(wěn)定性、翻譯和/或定位。在細(xì)胞質(zhì)中,m6A Reader YTHDF1(DF1)、YTHDF3(DF3)、真核翻譯起始因子eIF3和METTL3均支持m6A mRNA的翻譯。YTHDF2(DF2)和DF3介導(dǎo)m6A mRNA降解,而胰島素樣生長(zhǎng)因子2 mRNA結(jié)合蛋白(IGF2BP1 / 2/3)和突觸調(diào)節(jié)劑FMRP(一種與多核糖體相關(guān)的RNA結(jié)合蛋白,已知具有在神經(jīng)元發(fā)育和突觸可塑性中起重要作用)增強(qiáng)m6A mRNA的穩(wěn)定性。(Am代表甲基化的A;m6Am代表N6,2′-O-二甲基腺苷)
2、m6A募集YTHDF蛋白而導(dǎo)致其相分離
在含有多個(gè)N6-甲基腺苷(m6A)殘基的mRNA存在下,YTHDF(DF)蛋白會(huì)經(jīng)歷液-液相分離(LLPS)。每個(gè)DF低復(fù)雜性結(jié)構(gòu)域具有介導(dǎo)蛋白質(zhì)間相互作用的能力,這些相互作用可誘導(dǎo)相分離的“冷凝物”的形成。然后將這些DF-m6A mRNA冷凝物募集到相分離所形成已存在的無(wú)膜隔室中,例如應(yīng)激顆粒、P體和神經(jīng)元RNA顆粒。了解DF蛋白的相分離調(diào)控規(guī)律,從而控制這些無(wú)膜區(qū)室中mRNA及其相關(guān)蛋白的募集或釋放,將有助于闡明DF蛋白如何調(diào)控細(xì)胞質(zhì)中的m6A命運(yùn)。值得注意的是,核m6A Reader蛋白 YTHDC1可能會(huì)經(jīng)歷類似的相分離過(guò)程。YTHDC1具有低復(fù)雜性結(jié)構(gòu)域,可以在特定的核結(jié)構(gòu)中募集m6A修飾的mRNA,以利于剪接或其他核過(guò)程。
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m6A募集YTHDF蛋白從而導(dǎo)致相分離示意圖
3、m6A Writer復(fù)合物組成
m6A writer Complex包含多種蛋白質(zhì)。關(guān)于如此大的復(fù)合物介導(dǎo)m6A形成仍然未知,但單個(gè)蛋白質(zhì)可能具有特定功能或可能整合不同的細(xì)胞信號(hào)以調(diào)節(jié)甲基化,組成writer Complex的蛋白質(zhì)如圖所示。
WTAP:關(guān)鍵的MeTTl3適配器VIRMA:對(duì)甲基化很重要的WTaP相互作用因子RBM15/15B:甲基化特異性介體

ZC3H13-WTAP和ZC3H13–RBM15 / 15B:相互作用或結(jié)合因子

CBLL1/HAKAI:被首次鑒定為與e-cadherin復(fù)合物相互作用的e3泛素連接酶

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圖形注釋:ARM-型折疊,犰狳型折疊;C2H2,C2H2鋅指結(jié)構(gòu)域;CCCH,CCCH鋅指結(jié)構(gòu)域;LCD,低復(fù)雜度域;METTL3,甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白3;MTD,甲基轉(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域;RING,RING鋅指結(jié)構(gòu)域;RRM,RNA識(shí)別motif;SPOC,spen旁系同源物和直向同源C末端。實(shí)線表示已確認(rèn)的相互作用;點(diǎn)劃線表示尚未表征的相互作用。
4、m6A Writing轉(zhuǎn)錄和位點(diǎn)特異性機(jī)制
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(a)N6-甲基腺苷(m6A)Writer復(fù)合物到特定轉(zhuǎn)錄本的募集模型。
上圖展示了兩種模型:模型1中m6A Writer復(fù)合物募集到DNA基序是由轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的。模型2中通過(guò)組蛋白修飾(例如組蛋白H3賴氨酸36三甲基化(H3K36me3))引導(dǎo)m6A Writer復(fù)合物募集到特定的DNA位置。
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(b)將m6A Writer復(fù)合物招募到特定的mRNA區(qū)域可能有助于近端DRACH的甲基化轉(zhuǎn)錄本中的共有序列。
上圖展示了兩種模型:在RNA結(jié)合蛋白(RBP)介導(dǎo)的募集模型中,m6A Writer復(fù)合體在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中被結(jié)合到mRNA中特定位點(diǎn)的RBP引入DRACH位點(diǎn)附近,故附近的DRACH位點(diǎn)可以被甲基化。此類RBP的一個(gè)示例是RBM15 / 15B,它是writer復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一部分,可以促進(jìn)m6A writer復(fù)雜結(jié)構(gòu)與RNA的結(jié)合。在RNA聚合酶II中(Pol II)介導(dǎo)的招聘模式中,Pol II的放緩或其暫停有利于m6A Writer的募集。Pol II暫??赡馨l(fā)生在轉(zhuǎn)錄本的特定區(qū)域,導(dǎo)致m6A在這些位點(diǎn)積聚。
來(lái)源:銳博生物
原文鏈接:Sara Zaccara, Ryan J. Ries and Samie R. Jaffrey. Reading, writing and erasing mRNA methylation[J]. Nature Reviews Molecular Cell Biology volume 20, pages608–624 (2019).https://doi.org/10.1038/s41580-019-0168-5