【科学网】m6A修饰调控体细胞重编程机理获揭示

  

  中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员陈捷凯课题组揭示了m6A修饰调控体细胞重编程的机理,对理解m6A在体细胞重编程等细胞命运决定过程中的功能提供了新视角。相关研究9月8日在线发表于《细胞—报告》。

  m6A(N6-甲基腺嘌呤)是真核生物mRNA转录后修饰中最常见、最丰富的化学修饰之一。该修饰由甲基转移酶复合体(METTL3、METTL14和WTAP等)、去甲基化酶(FTO和ALKBH5)和结合蛋白(YTHDF1/2/3、YTHDC1/2等)共同调控,参与到干细胞命运决定、胚胎发育等重要生理过程。早期的研究表明,m6A在干细胞多能性的维持与分化、体细胞重编程中具有重要的作用,但在不同条件下的研究结论有所差别。

  为了更清晰地研究m6A在体细胞重编程中的作用,研究人员主要关注功能相对单一的m6A结合蛋白YTHDF蛋白家族。研究结果表明,在体细胞重编程过程中敲降Ythdf2或Ythdf3都会抑制重编程,并且这种抑制作用是m6A依赖性的,而敲降Ythdf1则对重编程的效率基本上没有影响。

  进一步研究发现,YTHDF2通过招募CCR4-NOT脱腺苷化复合体调控体细胞重编程;而YTHDF3与PAN3具有相互作用,招募PAN2-PAN3复合体对mRNA进行脱腺苷化。在重编程过程中,YTHDF2-CCR4-NOT和YTHDF3-PAN2-PAN3这两条不同的mRNA降解途径协同促进体细胞相关基因mRNA的快速清除,有利于基因表达网络类型从体细胞向多能性干细胞转变。当其中任一途径受损,都会导致体细胞相关基因表达时间延长,从而损害重编程。

  该研究还通过对敲降Ythdf2/3后mRNA半衰期延长的基因进行筛选,发现Hippo信号通路的效应因子TEAD2是其中一个重要的靶基因。TEAD2在重编程早期会结合并维持上皮间质转换(EMT)相关基因表达,过表达Tead2也会抑制重编程的效率。而敲降Ythdf2/3则会引起TEAD2结合的EMT相关基因表达上调,并且会促进细胞的迁移,说明敲降Ythdf2/3后会促进细胞发生EMT过程,使细胞不能正常进行MET过程而导致重编程效率被抑制。

  该研究还通过敲降Tead2或EMT相关基因Tgfb1等,可以使敲降Ythdf2/3导致下降的重编程效率恢复正常。研究表明,m6A结合蛋白YTHDF蛋白家族对细胞命运转变的影响,说明了YTHDF1/2/3在重编程中具有不一样的作用,并证实了YTHDF2和YTHDF3通过不同的RNA降解途径共同调控体细胞重编程。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108120