什么是表觀轉(zhuǎn)錄組學？我們先來看看Wiki給的定義柿冲。

圖1 中心法則上的表觀修飾

說白了茬高，就是RNA序列中核糖核苷酸不變，典型的就是生物課上學的A姻采、C雅采、G和U。但是在序列中加上點修飾慨亲，這樣RNA能行使的功能作用發(fā)生了變化婚瓜。能被修飾的細胞中RNA包括但不限于核糖體RNA（rRNA）、轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）刑棵、信使RNA（mRNA）和小核RNA（snRNA）巴刻。

RNA甲基化作為表觀轉(zhuǎn)錄組的重要部分之一，是指在RNA分子上不同位置的核糖核苷酸發(fā)生甲基化修飾現(xiàn)象蛉签。RNA甲基化在調(diào)控基因表達胡陪、剪接、RNA編輯碍舍、RNA穩(wěn)定性柠座、控制mRNA壽命和降解等方面可能扮演重要角色。相對于DNA甲基化片橡，RNA甲基化更加復雜妈经，種類繁多，并普遍存在于各種高級生物中捧书。

絕大部分真核生物中吹泡，mRNA在5’ Cap處存在甲基化修飾，作用包括維持mRNA穩(wěn)定性经瓷、mRNA前體剪切爆哑、多腺苷酸化、mRNA運輸與翻譯起始等舆吮。而3’ polyA發(fā)生的修飾有助于出核轉(zhuǎn)運揭朝、翻譯起始以及與polyA結合蛋白?起維持mRNA的結構穩(wěn)定队贱。

圖2 真核?物mRNA上存在的各種堿基修飾?為，在5’和3’的UTR以及編碼區(qū)內(nèi)部都有堿基發(fā)?修飾

這些修飾不僅發(fā)生在mRNA的頭部和尾部萝勤，在RNA的內(nèi)部也有許多甲基化修飾發(fā)生露筒。6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine，m6A）和5-甲基胞嘧啶（C5-methylcytidine敌卓，m5C）是真核生物中最常見的兩種RNA內(nèi)部轉(zhuǎn)錄后修飾。

圖3 mRNA上的修飾

2011年伶氢，芝加哥大學何川教授團隊在Nat Chem Biol發(fā)表文章發(fā)現(xiàn)RNA修飾m6A是可逆的趟径，脂肪量和肥胖相關蛋白（Fat mass and obesity-associated protein，F(xiàn)TO）介導其去除癣防，揭示了m6A修飾潛在的動態(tài)性質(zhì)蜗巧，以及其功能相關性。從此m6A的研究逐漸受到更多學者的關注和參與蕾盯。

圖4 m6A可以通過FTO或ALKBH5主動去除

咱們用圖說明什么是m6A幕屹，就是下面兩圖中紅色的差異部分。

圖5?腺嘌呤

圖6 6-甲基腺嘌呤

?共有大三類酶參與m6A修飾動態(tài)過程：甲基化轉(zhuǎn)移酶（Writers）级遭、去甲基化酶（Erasers）和甲基化閱讀蛋白（Readers）望拖。

圖7 m6A效應器：Writers、Erasers和Readers

甲基化轉(zhuǎn)移酶（Writers）

甲基化轉(zhuǎn)移酶（Methyltransferase）也叫Writers挫鸽，是一類重要的催化酶说敏，能夠讓mRNA上的堿基發(fā)生m6A甲基化修飾。已知Writers復合物包括甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3和METTL14丢郊、WTAP4以及其他相關蛋白盔沫，包括KIAA14295、RBM15/15B6 和 ZC3H137枫匾。

METTL3和METTL14在胚胎發(fā)育和神經(jīng)發(fā)生等不同生物過程中發(fā)揮著重要作用架诞。METTL3可以調(diào)控細胞重編程、精子發(fā)生干茉、T細胞穩(wěn)態(tài)及內(nèi)皮-造血轉(zhuǎn)化谴忧。METTL14是膠質(zhì)母細胞瘤種的腫瘤抑制基因，在急性髓樣白血病的發(fā)展和維持方面起到致癌作用等脂。

圖8 m6A Writers復合體通過共轉(zhuǎn)錄在細胞核中完成m6A寫入俏蛮。

去甲基化酶（Erasers）

在真核生物中，已發(fā)現(xiàn)的m6A去甲基化酶主要包括FTO和ALKBH5等上遥。FTO蛋白全稱Fat mass and obesity-associated protein搏屑，屬于Alkb蛋白家族中的一員并且與肥胖相關。研究發(fā)現(xiàn)粉楚，F(xiàn)TO優(yōu)先對m6A脫甲基辣恋。2011年亮垫，芝加哥大學何川教授在全球首次證實，無論是在DNA還是RNA中伟骨，F(xiàn)TO蛋白都是一種十分重要的去甲基化酶饮潦。

甲基化閱讀蛋白（Readers）

發(fā)生m6A修飾的mRNA想要行使特定的生物學功能，需要一種特定的RNA結合蛋白——甲基化閱讀蛋白携狭，也叫Reader继蜡。RNA pull-down實驗已經(jīng)鑒定了多種閱讀蛋白，包括YTH結構域的蛋白逛腿、核不均一核糖蛋白（hnRNP）以及真核起始因子（eIF）等稀并。這些閱讀蛋白的功能主要包括特異性結合m6A甲基化區(qū)域，削弱與RNA結合蛋白同源結合以及改變RNA二級結構從而改變蛋白與RNA的互作单默。

YTHDF1和YTHDF3協(xié)同作用可以提高目標mRNA的翻譯效率碘举。YTHDF2在 mRNA 穩(wěn)定性方面發(fā)揮著一定的作用，提高靶點翻譯效率搁廓。YTHDC1在m6A介導的選擇性剪接方面具有重要意義引颈。eIF3在翻譯上游發(fā)揮增強作用。兩種 HNRNP蛋白HNRNPC 和 HNRNPG 能調(diào)控含 m6A 的 RNA 轉(zhuǎn)錄本的處理境蜕，作為結構開關藏匿m6A蝙场，使這些轉(zhuǎn)錄本更容易結合。IGF2BP采用一種m6A依賴性方式來提高目標mRNA的穩(wěn)定性和貯存汽摹。

圖9 閱讀蛋白的功能主要包括特異性結合m6A甲基化區(qū)域李丰，削弱與RNA結合蛋白同源結合以及改變RNA二級結構從而改變蛋白與RNA的互作。

除此之外逼泣，甲基化閱讀蛋白還參與不同的生物過程趴泌，包括腫瘤發(fā)生、血細胞生成拉庶、病毒復制嗜憔、免疫應答和脂肪生成。

RNA的腺苷部分被m6A甲基化轉(zhuǎn)移酶甲基化氏仗，如甲基轉(zhuǎn)移酶樣3/14（METTL3/14）和甲基轉(zhuǎn)移酶樣16（METTL16）吉捶。修飾后的m6A既可以被FTO和alkB同源物5（ALKBH5）擦除，也可以被介導下游RNA加工的甲基化閱讀蛋白識別皆尔。例如呐舔，甲基化閱讀蛋白YTH 6-甲基腺苷RNA結合蛋白F1（YTHDF1）可以促進m6A修飾的mRNA進行翻譯，而YTHDF2則促進mRNA降解慷蠕。這樣就完成了m6A修飾動態(tài)過程珊拼。

圖10?m6A修飾動態(tài)過程

以RNA甲基化為主要組成的表觀轉(zhuǎn)錄組學逐漸成為科研和國自然熱點，在新興起領域的挖掘給我們更大的空間流炕。今天咱們先簡單聊了聊什么是m6A澎现，后續(xù)會介紹更多關于表觀轉(zhuǎn)錄組的研究方法仅胞、思路。沃林團隊會給你的科研帶來更多新思路剑辫！

參考文獻

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Epitranscriptome

[2] Matsumura Y, Wei FY, Sakai J. Epitranscriptomics in metabolic disease.?Nat Metab. 2023;5(3):370-384. doi:10.1038/s42255-023-00764-4 IF: 20.8 Q1 B1.

[3] Roundtree IA, Evans ME, Pan T, He C. Dynamic RNA Modifications in Gene Expression Regulation.?Cell. 2017;169(7):1187-1200. doi:10.1016/j.cell.2017.05.045 .

[4] Nombela P, Miguel-López B, Blanco S. The role of m6A, m5C and Ψ RNA modifications in cancer: Novel therapeutic opportunities.?Mol Cancer. 2021;20(1):18. Published 2021 Jan 18. doi:10.1186/s12943-020-01263-w .

[5] Cerneckis J, Ming GL, Song H, He C, Shi Y. The rise of epitranscriptomics: recent developments and future directions.?Trends Pharmacol Sci. 2024;45(1):24-38. doi:10.1016/j.tips.2023.11.002 .

[6] https://www.abcam.cn/epigenetics/m6a-functions-and-distribution-3

[7] Shi H, Wei J, He C. Where, When, and How: Context-Dependent Functions of RNA Methylation Writers, Readers, and Erasers. Mol Cell. 2019 May 16;74(4):640-650. doi: 10.1016/j.molcel.2019.04.025 .