lncRNA m6A研究的重要意义

m6A 是 mRNA 表观转录组学中最主要的修饰之一。与之类似,在lncRNA和circRNA表观转录组中, m6A 也是丰度高、分布广,并且功能重要的转录后修饰 (图  1) [1, 2]。 

图 1. (A)  含有 m6A、 m5C 或    修饰的lncRNA   转录本数量。 (B) lncRNA m6A 修饰特征及 m6A motif。


“m6A 转换器”

lncRNAs 的m6A 修饰 可以发挥 “m6A 转换器”功能,m6A 修饰减弱了颈环结构中的序列互补配对, 开放poly-U5 区域与hnRNP-C 结合(图 2)[3,4]。 m6A转换器机制是  YTH-domain家族以外识别蛋白的通用机制,比如 hnRNPs 识别蛋白不是直接结合m6A 修饰位点,而是与临近5个连续的U序列(poly-U) 结合 。  目前,已发现的m6A 转换器有39,000种。 对 lncRNA-Malat1而言, m6A 转换器影响RNA 剪切及丰度,从而调控细胞周期及肺癌的进展。

图 2. m6A 修饰减弱了颈环结构中的序列互补配对, 开放poly-U5 区域与hnRNP-C 结合。 因此,m6A 可以调控 识别蛋白hnRNP-C 的结合状态 [3,4]。


m6A 调控lncRNAs 的功能发挥

LncRNA m6A 修饰结合识别蛋白,比如YTH蛋白,可以直接影响 lncRNA 分子功能。  例如,  lncRNA XIST 被 METTL3、WTAP、 RBM15/15B 甲基化酶添加上m6A修饰后,识别蛋白YTH-DC1通过 招募染色质沉默复合物,使X染色体凝缩并失活。

图 3. lncRNA XIST 上的m6A 修饰被YTH-DC1识别,后者招募染色质沉默复合物导致 X染色体失活[5]。


很多细胞质中的lncRNAs 可以充当竞争性内源RNAs(ceRNAs),竞争性吸附miRNA,抑制miRNA对下游靶基因的沉默[6]。 对linc1281研究发现,m6A修饰的存在对于 microRNA let-7 与其m6A位点的有效结合是必须的(图 4)。含有m6A修饰的 linc1281,通过结合miRNA  let-7,保护了原被let-7靶向沉默的mRNA LIN28,上调的mRNA LIN28会进一步促进细胞分化  [7]。  

图 4.   m6A修饰水平高时,lncRNA linc1218 的m6A修饰促进 let-7 microRNA的结合,抑制 let-7 对 LIN28 mRNA的沉默。上调的 LIN28 促进细胞分化。  m6A修饰水平低时,细胞分化被抑制 [7]。


m6A 可以作为RNA 降解的表观标志

与mRNA类似,m6A修饰可作为  lncRNAs降解或者快速转化的标志。比如, 在对树突状细胞的研究中发现, lncRNA Dpf-3的两个m6A 修饰位点可以导致它的降解及表达的下调 (图 5) [8], 进而解除lncRNA Dpf-3对HIF-1的抑制,最终导致树突状细胞转移至淋巴结,产生免疫应答。而当趋化因子 CCL19/21 激活下游受体 CCR7 , lnc-Dpf3甲基化水平下调,树突状细胞的免疫应答终止。

图5.  lncRNA-Dpf3的m6A 修饰导致转录本降解 [8]。 lnc-Dpf3对 HIF-1的抑制解除,树突状细胞发生淋巴结转移,产生免疫应答。 细胞受到趋化因子 CCL19/21刺激时, lnc-Dpf3 甲基化水平降低转录本稳定性提升,影响 HIF-1,终止树突状细胞的免疫反应  。



参考文献

[1] Jacob  R, et al. (2017) Int J Mol Sci [PMID: 29125541]
[2] Shafik  A, et al. (2016) Biochim Biophys Acta [PMID: 26541084]
[3] Liu N. et al. (2015) Nature [PMID: 25719671]
[4] Liu N. et al. (2013) RNA [PMID: 24141618] 
[5] Patil D.P. et al. (2016) Nature [PMID: 27602518]
[6] Tay Y, et al. (2014) Nature [PMID: 24429633]
[7] Yang D, et al. (2018) Nucleic Acids Res。 [PMID: 29529255]
[8] Liu J, et al. (2019) Immunity [PMID: 30824325] 



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1)环状RNA m6A 修饰验证:m6A抗体富集发生m6A修饰的RNA + RNase RNA消化线性RNA,保留circRNA +circRNA反向接合位点设计引物

2基于MazF 酶处理的circRNA m6ACA位点检测circRNA m6ACA位点预测 + RNase R去线性RNA + MazF酶处理 + m6ACA位点PCR检测