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廣州健康院闡明m6A修飾調控體細胞重編程的機理
北京時間9月8日晚,betway体育下载 陳捷凱課題組在Cell Reports雜誌在線發表了題為“YTHDF2/3 are required for somatic reprogramming through different RNA deadenylation pathways”的文章。該研究揭示了在體細胞重編程過程中,識別RNA m6A甲基化修飾的reader蛋白YTHDF2和YTHDF3通過不同的RNA降解途徑協同調控體細胞中相關基因的降解,促進間質上皮轉換(MET,mesenchymal-epithelial transition),從而利於重編程的順利進行。
m6A(N6-甲基腺嘌呤)是真核生物mRNA轉錄後修飾中最常見、最豐富的化學修飾之一,該修飾由甲基轉移酶複合體(METTL3、METTL14和WTAP等)、去甲基化酶(FTO和ALKBH5)和結合蛋白(YTHDF1/2/3、YTHDC1/2等)共同調控,參與到幹細胞命運決定、胚胎發育等重要生理過程1,2。早期的研究表明m6A在幹細胞多能性的維持與分化、體細胞重編程中具有重要的作用,但在不同條件下的研究結論有所差別3-6。這些差別可能是由於細胞命運變化過程中涉及的因素較多,同時m6A具有多個功能通路且作用於RNA穩定性這種全局層麵所導致的。而針對m6A甲基化酶METTL3進行研究會影響到全轉錄組上的m6A水平,對不同m6A介導的通路都產生幹擾。
因此,為了更清晰地研究m6A在體細胞重編程中的作用,該研究主要關注功能相對單一的m6A結合蛋白YTHDF蛋白家族。研究結果表明,在體細胞重編程過程中敲降Ythdf2或Ythdf3都會抑製重編程,並且這種抑製作用是m6A依賴性的,而敲降Ythdf1則對重編程的效率基本上沒有影響。進一步研究發現,YTHDF2通過招募CCR4-NOT脫腺苷化複合體調控體細胞重編程;而YTHDF3與PAN3具有相互作用,招募PAN2-PAN3複合體對mRNA進行脫腺苷化。在重編程過程中,YTHDF2-CCR4-NOT和YTHDF3-PAN2-PAN3這兩條不同的mRNA降解途徑協同促進體細胞相關基因mRNA的快速清除,有利於基因表達網絡類型從體細胞向多能性幹細胞轉變。當其中任一途徑受損,都會導致體細胞相關基因表達時間延長,從而損害重編程。
該研究還通過對敲降Ythdf2/3後mRNA半衰期延長的基因進行篩選,發現Hippo信號通路的效應因子TEAD2是其中一個重要的靶基因。TEAD2在重編程早期會結合並維持上皮間質轉換(EMT,epithelial-mesenchymal transition)相關基因表達,過表達Tead2也會抑製重編程的效率。而敲降Ythdf2/3則會引起TEAD2結合的EMT相關基因表達上調,並且會促進細胞的遷移,說明敲降Ythdf2/3後會促進細胞發生EMT過程,使細胞不能正常進行MET過程而導致重編程效率被抑製。該研究還通過敲降Tead2或EMT相關基因Tgfb1等,可以使敲降Ythdf2/3導致下降的重編程效率恢複正常。
該研究利用體細胞重編程為模型,研究m6A結合蛋白YTHDF蛋白家族對細胞命運轉變的影響,說明了YTHDF1/2/3在重編程中具有不一樣的作用,並證實了YTHDF2和YTHDF3通過不同的RNA降解途徑共同調控體細胞重編程,這一研究成果對理解m6A在體細胞重編程等細胞命運決定過程中的功能提供了新視角。

YTHDF2/F3通過不同的RNA降解途徑共同調控體細胞重編程
