撰文丨黃   蔚

在過去的六七年間，圍繞RNA的m6A修飾研究是生命科學(xué)領(lǐng)域最熱門的方向之一，文章頻出，特別是在CNS系列期刊，有很多非常漂亮的工作，讓人目不暇接?；诖?，小編向大家推薦三篇Cell Research的綜述論文，分別來自中科院基因組所楊運(yùn)桂組和美國(guó)希望之城（City of Hope）陳建軍組以及芝加哥大學(xué)Tao Pan，為大家梳理m6A修飾復(fù)合體相關(guān)蛋白的鑒定，功能以及m6A在疾病，特別是腫瘤中的作用的研究進(jìn)展。

楊運(yùn)桂老師發(fā)表題為“Dynamic transcriptomic m6A decoration: writers, erasers, readers and functions in RNA metabolism”的綜述，主要介紹了目前對(duì)m6A的書寫器（writers）、擦除器（erasers）和閱讀器（readers）的鑒定和功能，幫助大家全面的了解參與RNA m6A修飾的蛋白分子及其影響的RNA代謝過程，并主要論述了m6A在mRNA可變剪接上的研究進(jìn)展。

RNA的m6A修飾是由多蛋白組成的復(fù)合體完成的，該復(fù)合體中最早被鑒定到的是METTL3，METTL14和WTAP。其中，METTL3定位在細(xì)胞核中，是催化m6A修飾的酶，也有文章報(bào)道細(xì)胞質(zhì)中的METTL3能發(fā)揮獨(dú)立于酶活性的功能，促進(jìn)mRNA的翻譯【1】。而METTL14雖然與METTL3同源，卻缺少酶的催化活性結(jié)構(gòu)域，被認(rèn)為是通過提供RNA結(jié)合平臺(tái)來提高M(jìn)ETTL3的催化活性【2-5】。WTAP也不具備催化酶的活性，其功能主要是幫助METTL3/METTL14復(fù)合體定位到核小斑（nuclear speckles）中【6-7】。除了我們熟悉的METTL3/METTL14/WTAP復(fù)合體外，近年來通過蛋白質(zhì)組的分析，研究發(fā)現(xiàn)m6A的書寫器還包括KIAA1429、RBM15/RBM15B、ZC3H13和METTL16。其中，除METTL16外，其他蛋白都與METTL3/METTL14/WTAP復(fù)合體的結(jié)合。KIAA1429與m6A修飾位點(diǎn)的選擇性有關(guān)【8】，RBM15/RBM15B介導(dǎo)了mRNA和lncRNA(XIST)的m6A修飾【9】，ZC3H13則與WTAP的細(xì)胞核定位相關(guān)【10】。METTL16與METTL3同源，且具有催化活性，主要功能是調(diào)節(jié)體內(nèi)SAM的水平，以及參與核仁小RNA U6的m6A修飾【11】。

目前發(fā)現(xiàn)的RNA m6A去甲基化酶只有兩個(gè)：FTO和ALKBH5。有趣的是，它們都定位在細(xì)胞核中，而我們知道，大部分mRNA在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄加工成熟后，需要去到細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行翻譯，那么，細(xì)胞質(zhì)中的mRNA的m6A水平是否被調(diào)節(jié)，以及是否有定位在細(xì)胞質(zhì)中的m6A去甲基化酶，都是需要解決的問題。

RNA的m6A修飾的閱讀蛋白主要是YTH家族蛋白以及其他的RNA結(jié)合蛋白。其中，YTHDC1定位在細(xì)胞核中，參與mRNA的可變剪接【12】。HNRNPA2B1的功能則有一些爭(zhēng)議，其早先被報(bào)道通過識(shí)別m6A修飾參與miRNA的加工成熟過程中【13】，而后續(xù)的研究發(fā)現(xiàn)m6A可以改變RNA的結(jié)構(gòu)，HNRNPA2B1識(shí)別了m6A影響的RNA結(jié)構(gòu)，而非m6A本身【14】。YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3、YTHDC2和IGF2BP1/2/3主要參與mRNA的翻譯和降解。

下圖是楊老師組論文中畫的非常詳細(xì)的示意圖，對(duì)括參與m6A修飾的蛋白和功能，都做了詳細(xì)的注釋。

陳建軍老師的綜述題為“RNA N6-methyladenosine modification in cancers: current status and perspectives”，偏重于梳理m6A相關(guān)蛋白在癌癥中的研究進(jìn)展，并討論了靶向m6A相關(guān)蛋白的癌癥治療方案的可行性。

值得注意的是，該研究列舉的部分研究得到了看似矛盾的結(jié)果。

比如FTO和METTL14，一個(gè)是去甲基化酶一個(gè)是甲基化酶，但都通過穩(wěn)定MYC的mRNA從而促進(jìn)白血病的發(fā)生發(fā)展【15-16】。研究者認(rèn)為MYC mRNA不同位點(diǎn)的m6A修飾發(fā)揮了不同的功能，MYC 5’端的m6A修飾主要促進(jìn)mRNA的降解，因此FTO通過消除MYC 5’端的m6A，從而促進(jìn)MYC的表達(dá)。而MYC 3’端的m6A修飾則會(huì)增加mRNA的穩(wěn)定性，METTL14通過增加3’端的m6A修飾促進(jìn)MYC的表達(dá)。那么，m6A修飾的選擇性就是下一個(gè)研究的問題了。

此外，在肝癌中，兩個(gè)獨(dú)立的研究組發(fā)現(xiàn)METTL14的功能完全相反【17-18】。Ma, J. Z.等發(fā)現(xiàn)METTL14抑制肝癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移【17】，而Chen, M等發(fā)現(xiàn)促進(jìn)肝癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移【18】。對(duì)于這樣有爭(zhēng)議的結(jié)果，可能是由于所使用的細(xì)胞系及腫瘤組織的異質(zhì)性造成的，因此，未來的研究需要進(jìn)一步研究這其中的差異，以便更好的理解在不同細(xì)胞背景下影響基因功能的因素。

除了以上兩篇綜述，今年2月20日由芝加哥大學(xué)的潘濤教授發(fā)表在CELL RESEARCH上的綜述“Modifications and functional genomics of human transfer RNA”也引起了小編的注意。

tRNA是細(xì)胞中摩爾豐度最高的一類RNA分子，也是被修飾得最多的RNA分子，平均每個(gè)分子有13個(gè)修飾。tRNA參與蛋白合成是最為大眾熟悉的生物學(xué)過程。但關(guān)于tRNA如何相應(yīng)環(huán)境變化，最大限度的提高翻譯效率，仍有待探索。此外，有一部分tRNA會(huì)與不參加蛋白合成的蛋白質(zhì)互作，說明它們有可能參與到了其他生命活動(dòng)過程中。該綜述系統(tǒng)的介紹了tRNA的基因結(jié)構(gòu)以及tRNA上的修飾，為我們展示了tRNA豐富多彩的一面。

特別值得一提的是，該綜述的字里行間流露出潘濤教授對(duì)tRNA的喜愛以及希望tRNA得到更多關(guān)注的希冀。比如開篇這一句：“tRNA is generally not on the mind of most research scientists, unless they meet it through chance encounter”。

腫瘤研究一直是生物學(xué)中受關(guān)注度最高的方向之一，隨著對(duì)轉(zhuǎn)錄組的深入分析，近幾年tRNA也漸漸被發(fā)現(xiàn)在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用，頗有前景。

參考文獻(xiàn)：

1. Lin S, Choe J, Du P, Triboulet R, Gregory RI. The m6A methyltransferase METTL3 promotes translation in human cancer cells. Mol Cell 2016; 62:335-345

2.?led? P, Jinek M. Structural insights into the molecular mechanism of the m6A writer complex.Elife 2016; 5:e18434.

3. Wang P, Doxtader KA, Nam Y. Structural basis for cooperative function of Mettl3 and Mettl14 methyltransferases. Mol Cell 2016; 63:306-317.

4. Wang X, Feng J, Xue Y, et al. Structural basis of N6-adenosine methylation by the METTL3–METTL14 complex. Nature 2016; 534:575-578.

5. Rottman FM, Bokar JA, Narayan P, Shambaugh ME, Ludwiczak R. N6-adenosine methylation in mRNA: substrate specificity and enzyme complexity. Biochimie 1994; 76:1109-1114

6. Ping XL, Sun BF, Wang L, et al. Mammalian WTAP is a regulatory subunit of the RNA N6-methyladenosine methyltransferase. Cell Res 2014; 24:177-189.

7. Liu J, Yue Y, Han D, et al. A METTL3-METTL14 complex mediates mammalian nuclear RNA N6-adenosine methylation. Nat Chem Biol 2014; 10:93-95

8. Yue Y, Liu J, Cui X, et al. VIRMA mediates preferential m6A mRNA methylation in 3'UTR and near stop codon and associates with alternative polyadenylation. Cell Discov 2018; 4:10.

9. Patil DP, Chen CK, Pickering BF, et al. m6A RNA methylation promotes XIST-mediated transcriptional repression. Nature 2016; 537:369-373

10. Wen J, Lv R, Ma H, et al. Zc3h13 regulates nuclear RNA m6A methylation and mouse embryonic stem cell self-renewal. Mol Cell 2018; 69:1028-1038.

11. Pendleton KE, Chen B, Liu K, et al. The U6 snRNA m6A Methyltransferase METTL16 regulates SAM synthetase intron retention. Cell 2017; 169:824-835

12. Xiao W, Adhikari S, Dahal U, et al. Nuclear m6A reader YTHDC1 regulates mRNA splicing.Mol Cell 2016; 61:507-519

13. Alarcón CR, Goodarzi H, Lee H, Liu X, Tavazoie S, Tavazoie SF. HNRNPA2B1 is a mediator of m6A -dependent nuclear RNA processing events. Cell 2015; 162:1299-1308

14. Wu B, Su S, Patil DP, et al. Molecular basis for the specific and multivariant recognitions of RNA substrates by human hnRNP A2/B1. Nat Commun 2018; 9:420

15. Su, R. et al. R-2HG exhibits anti-tumor activity by targeting FTO/m(6)A/MYC/CEBPA signaling. Cell 172, 90–105 (2018). e123

16. Weng, H. et al. METTL14 inhibits hematopoietic stem/progenitor differentiation and promotes leukemogenesis via mRNA m(6)A modification. Cell Stem Cell 22,191–205 (2018). e199

17. Ma, J. Z. et al. METTL14 suppresses the metastatic potential of hepatocellular carcinoma by modulating N(6) -methyladenosine-dependent primary microRNA processing. Hepatology 65, 529–543 (2017)

18. Chen, M. et al. RNA N6-methyladenosine methyltransferase METTL3 promotes Q4 liver cancer progression through YTHDF2 dependent post-transcriptional silencing of SOCS2. Hepatology (2017)