真核生物的RNA分子上可發(fā)生100多種修飾，其中腺嘌呤第6位氮原子上的甲基化修飾(N6-methyladenosine, m6A)是高等生物mRNA上含量最為豐富的修飾。m6A修飾參與調(diào)控mRNA的剪接、運(yùn)輸、穩(wěn)定性和翻譯效率等。并且與肥胖和腫瘤等多種生理功能異常及疾病相關(guān)。但受到研究方法的限制，關(guān)于m6A修飾的研究長期進(jìn)展緩慢。

   m6A修飾主要發(fā)生在 mRNA上RRACH序列中的腺嘌呤上，由RNA甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物METTL3/METTL14/WTAP催化形成，并可被去甲基化酶ALKBH5和FTO移除。但細(xì)胞內(nèi)只有部分mRNA上RRACH序列中的腺嘌呤會產(chǎn)生m6A修飾，這種特定m6A修飾形成位點(diǎn)是如何確定的，以及m6A修飾是否影響細(xì)胞重編程尚屬未知。

　　在中國科學(xué)院“干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)”先導(dǎo)專項(xiàng)的支持下，中科院動物研究所周琪課題組、中科院北京基因組研究所楊運(yùn)桂課題組、中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所王秀杰課題組通過合作研究，整合各自在干細(xì)胞、RNA修飾和高通量數(shù)據(jù)分析方面的研究優(yōu)勢，繪制了小鼠胚胎干細(xì)胞 (ESC)、誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞 (iPSC)、神經(jīng)干細(xì)胞 (NSC)和睪丸支持細(xì)胞 (SC) 轉(zhuǎn)錄組的m6A修飾圖譜，發(fā)現(xiàn)了m6A修飾在多能與分化的細(xì)胞系間的分布差異，和發(fā)生在一些決定細(xì)胞特異分化的RNA分子上的細(xì)胞類型特異的m6A修飾。

    研究發(fā)現(xiàn)m6A修飾區(qū)域富集的特征序列具有與重要的調(diào)控非編碼RNA ¾microRNA的種子區(qū) (5’2-8 nt) 序列互補(bǔ)配對的偏好性。多層次的細(xì)胞與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，microRNA可以通過序列互補(bǔ)的方式，引起mRNA相應(yīng)位點(diǎn)區(qū)域m6A修飾的產(chǎn)生。提高m6A修飾水平可以提高Oct4等關(guān)鍵多能性調(diào)控基因的表達(dá)量，促進(jìn)小鼠成纖維細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞(iPS細(xì)胞)。

    該研究成果揭示了microRNA通過序列互補(bǔ)調(diào)控mRNA 甲基化修飾形成這一全新的作用機(jī)制，以及m6A修飾在促進(jìn)體細(xì)胞重編程為多能性干細(xì)胞中的重要作用，在解析m6A修飾形成的位點(diǎn)選擇機(jī)制、拓展microRNA的新功能和發(fā)現(xiàn)新的細(xì)胞重編程調(diào)控因素方面均取得了開創(chuàng)性的重要突破。

　　該研究結(jié)果于2月12日在線發(fā)表在Cell Stem Cell 雜志。王秀杰課題組的研究生陳同，楊運(yùn)桂課題組的研究生郝亞娟、李苗苗和周琪課題組助理研究員張映博士為該論文的共同第一作者。論文的共同通訊作者、“干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)”先導(dǎo)專項(xiàng)的首席科學(xué)家周琪研究員說，先導(dǎo)專項(xiàng)的實(shí)施為來自不同研究所具有各自特長的研究人員提供了更加順暢的合作平臺，對促進(jìn)這一成果的取得起到了非常重要的作用。

原文摘要：

m6A RNA Methylation Is Regulated by MicroRNAs and Promotes Reprogramming to Pluripotency

N6-methyladenosine (m6A) has been recently identified as a conserved epitranscriptomic modification of eukaryotic mRNAs, but its features, regulatory mechanisms, and functions in cell reprogramming are largely unknown. Here, we report m6A modification profiles in the mRNA transcriptomes of four cell types with different degrees of pluripotency. Comparative analysis reveals several features of m6A, especially gene- and cell-type-specific m6A mRNA modifications. We also show that microRNAs (miRNAs) regulate m6A modification via a sequence pairing mechanism. Manipulation of miRNA expression or sequences alters m6A modification levels through modulating the binding of METTL3 methyltransferase to mRNAs containing miRNA targeting sites. Increased m6A abundance promotes the reprogramming of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) to pluripotent stem cells; conversely, reduced m6A levels impede reprogramming. Our results therefore uncover a role for miRNAs in regulating m6A formation of mRNAs and provide a foundation for future functional studies of m6A modification in cell reprogramming.