m6a调控基因（论文分享Nature揭示RNAm6A调控染色质的新机制）
m6a调控基因（论文分享Nature揭示RNAm6A调控染色质的新机制）m6A阅读器可选择性地与RNA结合，并以m6A依赖的方式影响其代谢[3 4]。m6A催化酶METTL3敲除的小鼠在E8.5前就胚胎致死[5 6]，大部分m6A阅读器的基因敲除并不导致胚胎致死，只有分布在细胞核中的Ythdc1敲除后会导致早期胚胎致死。YTHDC1可以结合m6A修饰的基因影响其剪接，然而，对于YTHDC1在哺乳动物胚胎发育早期的功能知之甚少，YTHDC1是如何通过调节染色质从而导致胚胎发育转变的呢？具体作用机制有待研究。N6-腺苷酸甲基化（m6A）即RNA腺苷酸的第六位N发生甲基化，m6A是信使RNA（mRNAs）和非编码RNA（ncRNAs）上最丰富的RNA修饰，被m6A阅读器(m6A结合蛋白)识别进而参与各种生物学功能[1 2]。Vazyme合作产品：ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix（货号：Q711，染料法qPCR Mix）x研究背
x基本信息及论文概述x
题目：The RNA m6A reader YTHDC1 silences retrotransposons and guards ES cell identity
期刊：Nature（影响因子42.778）
作者及单位：中国科学院广州生物医药与健康研究院的刘家栋为文章第一作者，高铭蔚、何江平为文章共同第一作者，陈捷凯为文章通讯作者。
Vazyme合作产品：ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix（货号：Q711，染料法qPCR Mix）
x研究背景介绍x
胚胎干细胞属于多能性干细胞，在小鼠胚胎发育中与囊胚内细胞团（ICM）的发育阶段相近，而2C-like细胞则具备全能性，多能性干细胞在培养中会随机出现少量的2C-like细胞。研究人员希望通过了解其机制，发现维持全能性的可能方法。此前科学家曾发现RNA m6A可调控胚胎干细胞退出多能性，该项研究进一步发现RNA m6A在全能性-多能性转变中的调控作用。
N6-腺苷酸甲基化（m6A）即RNA腺苷酸的第六位N发生甲基化，m6A是信使RNA（mRNAs）和非编码RNA（ncRNAs）上最丰富的RNA修饰，被m6A阅读器(m6A结合蛋白)识别进而参与各种生物学功能[1 2]。
m6A阅读器可选择性地与RNA结合，并以m6A依赖的方式影响其代谢[3 4]。m6A催化酶METTL3敲除的小鼠在E8.5前就胚胎致死[5 6]，大部分m6A阅读器的基因敲除并不导致胚胎致死，只有分布在细胞核中的Ythdc1敲除后会导致早期胚胎致死。YTHDC1可以结合m6A修饰的基因影响其剪接，然而，对于YTHDC1在哺乳动物胚胎发育早期的功能知之甚少，YTHDC1是如何通过调节染色质从而导致胚胎发育转变的呢？具体作用机制有待研究。
今日，中国科学院广州生物医药与健康研究院陈捷凯课题组在国际期刊Nature上发表了题为“The RNA m6A reader YTHDC1 silences retrotransposons and guards ES cell identity”的文章。该研究发现RNA m6A修饰调控异染色质形成的新机制，阐明RNA m6A阅读器YTHDC1在这一机制中的关键作用：抑制基因组中广泛分布的ERVK、IAP、LINE1等转座元件，限制胚胎干细胞向全能性干细胞转化。
x研究思路及结果展示x
研究人员针对编码YTH结构域重要部分的Ythdc1外显子7-9进行条件性敲除，敲除后发现细胞增殖能力迅速下降，基因表达谱显示2C-like基因上调，2C-like特征基因和逆转录转座因子激活。YTHDC1依赖其m6A结合活性来维持胚胎干细胞状态，限制其转变为2C-like细胞。证明了m6A阅读器YTHDC1是以m6A依赖的方式维持小鼠胚胎干(ES)细胞，YTHDC1的缺失启动了细胞重编程为2C-like细胞。
图1. 敲除YTHDC1诱导2C-like特征基因富集
H3K9me3是一种常见的抑制性组蛋白修饰，主要与异染色质的形成有关，在成体细胞中大量存在于逆转座子及部分基因启动子区域，并沉默这些区域。SETDB1是H3K9me3的甲基转移酶，逆转录转座子上的H3K9me3由SETDB1负责催化。研究人员在此前的研究中发现SETDB1介导的H3K9甲基化主要通过抑制Dux进而抑制多能性到全能性转换（Cell Reports 2020）。因为表型一致，研究人员进一步研究了RNA m6A是否参与SETDB1-H3K9me3的调控。研究发现：
- Ythdc1与小鼠胚胎干细胞中逆转录转座子的转录本(如IAP、ERVK和LINE1)结合。
- Ythdc1敲除导致这些沉默的逆转录转座子的重新激活，SETDB1介导的组蛋白H3K9me3整体减少。
- 敲除Setdb1会导致逆转录转座子重激活，使胚胎干细胞转化为具有全能性特征的2C-like细胞。
- 免疫共沉淀证实YTHDC1与SETDB1相互作用，说明m6A靶向YTHDC1在指定的逆转录转座子上招募SETDB1来甲基化H3K9。
- YTHDC1与小鼠胚胎干细胞中逆转录转座子的转录本(如IAP、ERVK和LINE1)结合。
这些结论支持YTHDC1和SETDB1通过H3K9me3对逆转录转座子沉默的共同调节。
图2. YTHDC1介导Setdb1 H3K9me3依赖的逆转录转座子抑制
研究人员进一步研究YTHDC1如何与染色质结合，介导SETDB1依赖的H3K9me3。通过ChIP-seq结果分析发现YTHDC1-H3K9me3共结合峰主要定位于逆转录转座子区。同时发现YTHDC1的结合影响富含H3K9me3的染色质以及随后对逆转录转座子的抑制。
METTL3是m6A甲基化酶，Mettl3 敲除减少了SETDB1依赖性H3K9me3，增强了SETDB1依赖性H3K9me3修饰的逆转录转座子的表达，并且与Ythdc1敲除后上调的主要表达基因重叠。这些结果表明，YTHDC1介导的染色质调节通过H3K9me3和逆转录转座子抑制进行功能调节，需要逆转录转座子RNA的m6A修饰。
进一步研究发现m6A-YTHDC1通过SETDB1介导的H3K9me3抑制逆转录转座子和Dux（Dux是2C-like转变的主诱导剂），进而抑制细胞重编程为2C-like细胞。揭示了m6A RNA和YTHDC1在染色质修饰和逆转录转座子抑制中的重要作用。
综上所述，YTHDC1能够直接结合转座子元件（TE）转录出来的RNA上的m6A修饰，并招募SETDB1到相应的染色质位置，催化转座元件上的H3K9me3形成异染色质并使这些转座元件沉默。敲除Ythdc1会导致Setdb1依赖性的H3K9me3信号大幅下降，证明了YTHDC1是SETDB1介导逆转录转座子沉默的重要机制环节，也揭示了RNA m6A调控染色质的功能。
xVazyme产品支撑x
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xQ711产品相关信息x
产品名称：ChamQTM Universal SYBR® qPCR Master Mix
产品货号：Q711
产品优势：
广泛的平台适用性：特殊的ROX参比染料，适用于所有qPCR仪，无需在不同的仪器上调整ROX浓度。
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优秀的程序兼容性：预混液可用标准程序和快速程序定量，完美解决程序的兼容性。
xQ711其他高分文献引用x
【参考文献】
[1] Fu Y Dominissini D Rechavi G He C. Gene expression regulation mediated through reversible m⁶A RNA methylation. Nat Rev Genet. 15 293–306 (2014).
[2] Zaccara S. Ries R. J. & Jaffrey S. R. Reading writing and erasing mRNA methylation. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 20 608–624 (2019).
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[5] Kasowitz S. D. et al. Nuclear m⁶A reader YTHDC1 regulates alternative polyadenylation and splicing during mouse oocyte development. PLoS Genet. 14 e1007412 (2018).
[6] Geula S. et al. Stem cells. m⁶A mRNA methylation facilitates resolution of naïve pluripotency toward differentiation. Science. 347 1002–1006 (2015).
