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大家好，这里是专注表观组学十余年，领跑多组学科研服务的易基因。 2020年12月，《J Cereb Blood Flow Metab》杂志发表了“Epitranscriptomic regulation by m6A RNA methylation in brain development and diseases”的综述文章，讨论了m6A调控的分子机制及其在大脑发育、生理和病理过程中的作用。 期刊：JOURNAL OF CEREBRAL BLOOD FLOW AND METABOLISM 日期：2020.12 IF：6.96 摘要细胞RNA上有多种不同的化学标记，统称为表观转录组（epitranscriptomic）修饰。腺苷在N6位点甲基化产生N6-甲基腺苷（m6A），是哺乳动物中最丰富和可逆的表观转录组修饰。m6A信号由writers、erasers和 readers组成的蛋白质介导。不断的新研究证据表明m6A甲基化可以调控mRNA代谢的多个方面，例如剪接、出核、稳定性、翻译和降解，从而导致基因表达的微调。大脑在体内显示出呈发育性改变的高丰度m6A甲基化。在大脑内，m6A甲基化偏向神经元转录本，并对神经元活性敏感。在健康的大脑中，m6A维持着一些发育和生理过程，如神经发生、轴突生长、突触可塑性、昼夜节律、认知功能和应激反应。m6A失衡将导致急性和慢性中枢神经系统（CNS）损伤、脑癌和神经精神疾病的发病机制。本综述讨论了m6A调控的分子机制及其在大脑发育、生理和病理过程中的作用。 图1：mRNA常见的表观转录组修饰。Mature RNA有 172种化学修饰；其中72个是甲基化修饰变体。研究最多的表观转录组修饰有N6-甲基腺苷（m6A）、假尿苷（ψ）、5-甲基胞苷（m5C）、N1-甲基腺苷（m1A），核糖2'-O-甲基化（Nm）和N4-乙酰胞苷（ac4C）。 m6A的分子机制m6A甲基化由m6A甲基化转移酶（m6A writers）、m6A去甲基化酶（m6A erasers）、m6A识别蛋白（m6A readers）调控，其中，m6A readers和反readers（Anti-readers）决定m6A修饰转录本的命运。 图2：m6A甲基化的分子机制。m6A修饰主要发生在3'-UTR中的RRACH motifs上（R是嘌呤碱基，A是m6A修饰的腺嘌呤，H是非鸟嘌呤碱基）。m6A由主要由催化亚基METTL3和调控亚基METTL14组成的m6A甲基化转移酶复合体（writers）沉积。m6A甲基化可逆，甲基化的RNA被FTO和ALKBH5去甲基化，具有不同的去除机制。m6A readers通过特异性YTH结构域结合甲基以传导m6A信号。此外，m6A甲基化被m6A反readers G3BP1／2排斥，优先结合RNA未甲基化的m6A motifs。 m6A 的添加（writer） m6A writers复合体主要由METTL3、METTL14和Wilms肿瘤相关蛋白（WTAP）三个必不可少的亚基组成，个体丢失在小鼠胚胎中具有致死性。此外还包括VIRMA、ZC3H13、RBM15/15B、CBLL1等特定功能尚未详细评估的亚基。m6A沉积的转录特异性和位点特异性机制尚不清楚。然而，mRNAs的de novo m6A甲基化水平受转录因子和甲基化转移酶互作、RNA聚合酶的延伸率和表观遗传修饰（如组蛋白H3第36位赖氨酸甲基化）影响。METTL3的SUMO化抑制体内m6A甲基转移酶活性。大脑m6A writer复合体主要位于神经元细胞核中。在突触组分中检测到METTL3和METTL14，表明在体细胞外区域可能发生m6A甲基化动态变化。 m6A的去除（erasers） m6A甲基化可逆。在真核生物中，m6A被FTO（fat mass and obesity‐associated protein,）和ALKBH5（alkylation repair homolog 5）两种m6A去甲基化酶去除。FTO通过与神经元的exportin2蛋白互作在细胞核和细胞质之间穿梭，同时FTO也存在在轴突和树突轴等体细胞外区域，揭示了m6A的动态去除和其他表观转录组标记。FTO依赖m6A去甲基化与多巴胺能神经传递、成人神经发生和轴突伸长有关。由于这些作用，FTO敲除会导致人和小鼠出生后发育迟缓、小头畸形和功能缺陷。 ALKBH5广表达，在肺中表达最高，其次是睾丸。与FTO不同，ALKBH5位于细胞核斑点区域，排除了细胞质mRNA的动态去甲基化。小鼠ALKBH5敲除导致高度特异性精子受损表型。尽管去甲基化酶的转录本选择性尚不清楚，但最近一项研究提出m6A RNA甲基化与FTO或ALKBH5的互作取决于序列背景。此外RNA结合蛋白（RBP）通过招募FTO促进近端m6A去甲基化而赋予转录本选择性。 m6A 的识别蛋白和反识别蛋白（readers 和anti-readers） m6A甲基化RNA的下游效应由特定RBP介导（m6A readers），影响转录后RNA的加工。识别蛋白直接结合m6A、增加RNA结合motifs可及性和RBP排斥作用来鉴定m6A。m6A 识别蛋白通过高度保守的YTH（YT521-B homology）结构域直接与m6A甲基化的RNA结合。在哺乳动物中，有YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3、YTHDC1、YTHDC2五种YTH蛋白，YTHDC1识别细胞核转录本中的m6A，其他YTH蛋白识别细胞质转录本中的m6A。YTH蛋白与m6A motifs结合比例相似，可以调节mRNA m6A修饰的剪接、出核输出、翻译和降解。 IGF2BPs蛋白（Insulin-like growth factor 2 mRNA-binding proteins）和某些神经元特异性RBP一样，也是潜在的m6A 识别蛋白。应激颗粒蛋白，例如GTP酶激活蛋白（SH3结构域）结合蛋白1和2（G3BP1和G3BP2）被命名为m6A反识别蛋白，反识别蛋白与数千个转录本3’-UTR中的未甲基化m6A motifs CAACUC结合并促进其稳定性。 m6A甲基化研究技术甲基不改变腺苷的碱基配对，且m6A在化学上不可修饰，因此无法通过标准杂交和测序技术检测。基于m6A抗体的斑点杂交和免疫诺瑟杂交（immuno-northern blot）可以更快检测整体m6A水平，但灵敏度和半定量性较低。液相色谱/质谱法可以高灵敏度定量m6A水平，但不能提供序列背景和位点信息。m6A免疫沉淀和二代测序（MeRIP-seq）可以以50-200个核苷酸的分辨率分析m6A甲基化。另外m6A单核苷酸分辨率交联和免疫沉淀能够以单核苷酸分辨率鉴定特定的m6A残基，但仅适用于验证特定位点的m6A变化。 m6A敏感性MazF酶切法测序（RNase MazF-sequencing ,MAZTER-seq）和RNA修饰靶标测序（DART-seq）可以同时对转录组范围的m6A甲基化进行单核苷酸分辨率和化学计量定量。在MAZTER-seq中，未甲基化ACA motifs上游用细菌RNase（MazF）选择性酶切，且ACA reads与m6A丰度相关，但这种方法在哺乳动物中只有16%-25%的m6A位点可以被捕获。DART-seq采用工程融合蛋白，m6A结合结构域YTH的N末端与胞嘧啶脱氨酶、载脂蛋白B mRNA编辑酶、催化多肽1的编辑结构域融合。 最近的研究采用基于CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）位点特异性表观转录组编辑来分析修饰转录本中特定m6A位点的作用。对于在特定区域RNA m6A的精确作用研究不可或缺。 图3：m6A甲基化研究技术。LC-MS/MS可定量m6A修饰（a）。MeRIP-seq可鉴定转录组范围内的m6A图谱。MAZTER-seq通过单核苷酸分辨率显示m6A位点及甲基化的化学计量（b）。METTL3或FTO融合到序列特异性gRNA靶向m6A位点附近非活性dCas9的CRISPR/Cas9基因编辑可以调节位点特异性m6A甲基化（c）。 m6A在大脑中的细胞类型特异性分布阐明细胞特异性甲基化模式对于理解生理和病理条件下的细胞间通讯至关重要。大脑的MeRIP分析显示m6A修饰异常在神经元中的患病率高于神经胶质转录本，m6A效应蛋白在神经元中的表达比在神经胶质细胞中更广泛。m6A修饰转录本及其互作组位于轴突和树突轴中，表明其在活性依赖性基因调控中的作用。同时非神经元细胞中m6A参与突触形成的星形胶质细胞转录本，例如参与突触形成的Sparcl1和Slc1a2、以及参与补体级联反应的小胶质细胞转录本CX3CR1，都经过高度m6A修饰。与炎症反应、近端小管发育、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联和cAMP反应元件结合相关的5000个自发性高血压大鼠脑微血管周细胞mRNA显示约7500 m6A peaks，表明m6A甲基化在非神经元功能中的重要性。m6A在少突胶质细胞特异性转录本（如Olig2）中也非常广泛。总之，m6A信号主要发生在神经元中，一定程度上也可以在其他CNS细胞类型中看到。 m6A甲基化的转录后调控机制m6A甲基化修饰影响许多下游功能，包括RNA剪接、出核输出、稳定性、翻译和降解。m6A RNA甲基化功能结果由m6A readers决定，将特定的细胞机制作用到目标RNA。m6A调节呈动态变化，如热休克应激上调5’-UTR区域的Hsp70 mRNA m6A以促进cap非依赖性翻译。低氧应激上调mRNA靶点如Glut1、c-Myc和Jun的m6A，以增强其稳定性而不影响翻译效率。 图4：m6A甲基化的转录后调控 剪接（Splicing） 在METTL3敲除细胞中，m6A丰度与差异剪接外显子相关，表明其在可变剪接中的作用。对MeRIP数据中的外显子m6A motifs分析结果显示m6A发生在5'和3'剪接位点附近。由差异剪接位点选择引起的可变剪接主要受丝氨酸/精氨酸富集的剪接因子（SRSF）与剪接位点附近顺式调控序列结合的调控，从而导致外显子被内含或排除。脂肪细胞中外显子m6A增强了SRSF2向促进外显子内含的RNA招募。细胞核m6A readers YTHDC1通过与SRSF3结合促进外显子内含，同时抑制SRSF10与剪接增强子元件的结合。因此，m6A通过调节剪接调控因子对靶RNA的接近来调控可变剪接。 出核输出（Export） ALKBH5敲除细胞显示细胞质mRNA部分显著增加，ALKBH5过表达使其正常化，表明m6A甲基化在调节mRNA出核输出中的作用。mRNA出核由多亚基蛋白复合体TREX（transcription-export）驱动，TREX与剪接的mRNA互作，诱导其通过细胞核孔复合体进入细胞质。m6A甲基转移酶将TREX招募到m6A修饰的RNA中以有效出核输出。m6A甲基转移酶亚基VIRMA和WTAP敲除则抑制这一过程。YTHDC1敲除增加了m6A修饰转录本的细胞核保留，在促进RNA出核输出中发挥重要作用。另一个m6A识别蛋白FMRP也介导m6A修饰的mRNA出核，但在FMRP敲除型小鼠中被阻断。FMRP通过促进Notch和Hedgehog信号相关mRNA出核来调节神经分化。从机制上来说，FMRP与exportin 1蛋白关联介导m6A修饰RNA出核输出。因此，m6A通过刺激依赖性方式招募输出因子来调节可变转录本出核。 稳定性（Stability） 约1/10神经转录组的mRNA稳定性决定mRNA丰度。mRNA稳定性与RBP和目标mRNA竞争性结合相关。RBP特异性结合m6A甲基化转录本以调控其稳定性。此外，某些神经元富集的m6A识别蛋白，包括FMRP和PRRC2A，与YTHDF2竞争性结合甲基化转录本，从而防止其降解。 翻译（Translation） YTHDF1与翻译起始因子3（eIF3）的互作促进了m6A修饰转录本翻译，而YTHDF1敲除抑制了这一过程。YTHDF3与YTHDF1结合以促进m6A修饰转录本的翻译。m6A的翻译调控机制在mRNA内具有位点特异性。YTHDF1定向翻译调控主要在mRNA的3'-UTR区域的m6A位点，而5'-UTR区域的m6A位点直接与eIF3互作，导致翻译起始与cap无关。约13%的内源性环状RNA被m6A甲基化，YTHDF3招募翻译起始因子eIF4G2和eIF3A导致其翻译。 降解（Degradation） m6A识别蛋白YTHDF2为m6A甲基化RNA招募RNA衰变机制，包括CCR4-NOT去腺苷酶复合体和RNase P/MRP，从而调控它们在P-bodies中的衰变。YTHDF2敲除可将m6A修饰转录本半衰期延长约30%。 转录（Transcription） RNA m6A甲基化与转录调控相关。lncRNA的XIST转录本（X-inactive specific transcript）比其他RNA有更多m6A位点， METTL3敲除m6A会损害XIST介导的X相关基因转录抑制。m6A位点在调控转录终止的R-环结构内RNA中非常广泛。METTL3敲除导致转录末端位点附近的R环减少，表明m6A对有效转录终止至关重要，YTHDF2与m6A修饰的R环结合以使破坏稳定性并防止其积累。干细胞中METTL3将m6A沉积在染色体相关调控RNA上，而YTHDC1使其降解，导致染色质闭合和转录失活。 m6A甲基化在大脑发育中的作用神经发生（Neurogenesis） 表观遗传修饰可以调控神经干细胞(NSCs)的增殖和分化。多项研究表明m6A甲基化调控神经发生。在发育过程中METTL3表达在早期出现峰值（peaks），FTO表达在神经发生后期出现peaks。METTL3和METTL14的敲除延长了NSCs细胞周期进程，从而延迟出生后小鼠皮层中上层神经元的产生。METTL14和YTHDF2的敲除分别导致心室增大和皮质厚度降低。E13.5期小鼠前脑中，与细胞周期（Cdk9、Ccnh和Cdkn1C）和神经干细胞特异性转录因子（Pax6、Sox1和Emx2）相关的几个转录本由m6A标记，它们在METTL14敲除NSCs中稳定性增加。Neurod1和Neurod2转录本在NSCs中被m6A标记，表明m6A甲基化在转录预模式中的作用。YTHDF2敲除型NSCs增殖和分化减少，源自YTHDF 2敲除的NSCs具有神经突较短和易受氧化应激的影响。与负调控干细胞增殖JAK–STAT通路相关的转录本如Flrt2和Ptprd，在YTHDF2敲除NSCs中被高甲基化并稳定。METTL14敲除NSCs中H3K27ac、H3C27me3、H3K4me3蛋白丰度显著增加。而m6A沉默增加了增殖相关基因（如Egr2和Egr3）启动子附近基因沉默H3K27me3标记，和分化相关基因（如Kif26a、Gas7和Pdgf1b）启动子附近基因激活H3K27mac标记。使用组蛋白乙酰转移酶CBP/p300和组蛋白甲基转移酶Ezh2抑制剂调控这些变化可以促进METTL14敲除型NSCs增殖。表明m6A诱导组蛋白变化以调控NSCs基因表达。从机制上讲，未去除m6A标记的CBP/p300会破坏METTL14敲除胚胎NSCs神经发生。由于Ezh2过表达，METTL3敲除降低了Ezh2转录本中H3K27me3的m6A，减少了NSCs的增殖和分化。总之这些研究表明，在神经发生过程中，RNA修饰和组蛋白修饰之间存在交互作用。 m6A erasers也在神经发生中发挥作用，FTO敲除使脑源性神经营养因子（BDNF）信号通路相关转录本BDNF、PI3K、Akt1、Akt2、Akt3和S6K1中的m6A水平升高，转录本随后降解，导致成年NSCs增殖减少。FTO敲除降低了成熟BDNF蛋白水平，降低了促生存MAPK信号通路的激活，从而导致成年神经发生受损。 胶质发生（Gliogenesis） 除少突胶质细胞发生外，胶质细胞系进展背景下的m6A信号传导研究较少。PRRC2A与YTHDF2竞争性结合稳定m6A甲基化少突胶质细胞决定因子Olig2 的mRNA，因此PRRC2A缺陷小鼠无法发育成熟的少突胶质细胞并显示低髓鞘化。另外，FTO去甲基化且阻止Olig2的PRRC2A依赖性稳定，因此FTO过表达的小鼠表型化PRRC2A缺陷小鼠。METTL14在少突胶质细胞系细胞中的敲除导致几种转录因子（Hey1,Klf19, Zeb2）、组蛋白修饰因子（Hdac3,Kdm2b,Prdm2）和生长因子（Igf-1,Fgf, Bmp）低甲基化，促进少突胶质细胞成熟，从而减少成熟少突胶质细胞的数量，导致髓鞘发育不良。METTL14敲除还导致少突胶质细胞特异性神经纤维蛋白（Nfasc）剪接亚型减少，随后产生Ranvier形态异常。且METTL14和YTHDF2缺陷的NSCs未能分化为星形胶质细胞。这些研究表明m6A促进神经胶质细胞的成熟。 小脑发育（Cerebellar development） 小脑的m6A甲基化水平是大脑皮层的两倍。多种凋亡细胞（Dapk1,Fadd,Ngfr）和突触转录本（Grin1,Atp2b3,Grm1和Lrp8）在METTL3敲除小鼠小脑中低甲基化，从而导致严重的小脑颗粒细胞凋亡和发育不全。在出生后发育过程中，小脑中发现一组独特的阶段特异性m6A甲基化mRNA，表明m6A甲基化对小脑发育至关重要。 轴突生长（Axonal growth） m6A甲基化在调控发育过程中参与轴突导向和延伸的mRNA翻译。背根神经节（DRG）和背脊髓（DSC）轴突中的RNA显示出高丰度的m6A甲基化和m6A调节蛋白FTO和YTHDF1。在DRG神经元轴突中，FTO使Gap43去甲基化以促进其翻译导致轴突伸长，YTHDF 1促进DSC甲基化轴突导向相关mRNA Robo3.1的翻译。 m6A甲基化在脑生理中的作用突触可塑性（Synaptic plasticity） m6A甲基化在突触转录本中非常广泛(约76%突触后mRNA和30%突触前mRNA在小鼠中被甲基化）。研究表明，METTL14、FTO和YTHDF1、2和3位于皮质和海马神经元树突过程中，且超过1200个与突触组织、组装、成熟和突触传递调节相关的转录本被高甲基化。FTO敲除小鼠中脑突触传递相关mRNA甲基化增加。海马体神经元中YTHDF1敲除导致兴奋性突触结构和功能缺陷，包括脊柱头部变窄、突触后密度水平降低、兴奋性突触后电流减少。纹状体神经元中的METTL14敲除降低了与神经元兴奋性受损相关的突触可塑性相关转录本m6A甲基化。这些观察结果表明了m6A甲基化在突触可塑性中的关键作用。 生物钟（Circadian clock） 用3-脱氮腺苷抑制时钟转录本如Per1、Per3、Tef、Dbp、Nfil3、Bhlhe41和Nr1d的m6A甲基化，可延长小鼠的生物钟振荡。METTL3抑制导致未甲基化时钟转录本Per2和Bmal1的核积累。CK1δ激酶（时钟蛋白降解）的m6A高甲基化，敲除CK1δ基因中的m6A motifs增加了其在大脑中的翻译，小鼠表现出更长的节律性运动活动。因此，m6A甲基化可能在昼夜节律中发挥重要作用。 行为适应（Behavioral adaptation） 通过调节神经可塑性，m6A甲基化可以影响行为适应。m6A甲基化干扰可以改变小鼠的认知、成瘾、焦虑和抑郁行为。通过恐惧条件反射进行的行为训练显著改变小鼠大脑中的m6A甲基化。研究证明，敲除FTO或METTL14或YTHDF1会损害小鼠的认知能力。在FTO敲除小鼠中观察到可卡因诱导的运动和奖励刺激作用受损，某些FTO变体与人类饮酒量增加密切相关。FTO敲除也抑制了小鼠的抑郁和焦虑行为，这是由于肠道微生物失调引起的炎症减少所致。 应激反应（Stress response） 在非神经元细胞中，各种环境应激（如热休克、缺氧、氧化应激和紫外线照射），使m6A表观转录组发生变化。小鼠急性束缚应激导致前额叶皮质m6A低甲基化和大脑杏仁核高甲基化。m6A所有酶在转录起始位点的10kb上游区域都含有糖皮质激素反应元件，验证了预测的应激反应调控。同时，应激诱导的m6A甲基化抑制了突触可塑性相关和形态发生相关转录本翻译，如Camk2n1、Dusp1和Homer1。METTL3和FTO的神经元特异性敲除改善了线索/情境恐惧记忆。最近研究表明，在恐惧条件反射后，m6A水平升高，前额叶皮层和海马体FTO表达减少。而海马体和前额叶皮层的FTO抑制也增强了恐惧记忆。这些研究表明了m6A信号在压力相关疾病中的作用。 m6A甲基化在脑疾病中的作用中风（Stroke） 中风后的继发性脑损伤由多种病理协同介导，包括兴奋性毒性、水肿、细胞凋亡、线粒体功能障碍、氧化应激、内质网应激和炎症。最近的研究表明，表观遗传变化调节中风后功能障碍。Mannheim–Heidelberg中风研究表明，FTO变异与短暂性脑缺血发作之间存在遗传关联。4000个m6A单核苷酸多态性（SNPs）（包括IRF6和NDST1基因），被证明与缺血性中风有关。啮齿动物模型显示缺血性中风下调脑FTO水平，导致m6A甲基化增加。在缺血性脑中，几种介导细胞凋亡（Fas，Trib3和Bcl2a1c）和炎症（Tnf，IL-6和Sele）的转录本被高甲基化。中风上调YTHDF1表达，可能与m6A甲基化的炎症和凋亡转录本结合以增加其翻译。FTO过表达通过稳定抗凋亡转录本Bcl2来避免皮质神经元在氧-葡萄糖剥夺后的细胞凋亡。沙鼠前脑缺血降低海马FTO蛋白表达，当海马神经元缺氧时，诱导细胞死亡的磷酸盐和张力蛋白同源转录本中的m6A水平升高，而低温则恢复正常并提高神经元的生存率。 最近的一项研究表明，患有先天性血管功能障碍的动静脉畸形（AVM）患者脑中WTAP表达降低。WTAP敲除降低了m6A水平和细胞粘附分子DSP（desmoplakin）表达，导致内皮细胞血管生成潜力降低。METTL3表达与脑AVMs病灶大小负相关，Notch通路调节因子DTX3L与AVM形成有关。在METTL3敲除内皮细胞中，DTX3L mRNA表现出低甲基化或沉默状态，表明m6A对其稳定性至关重要。IRF6转录本中的m6A SNP与人类脑出血相关。这些研究表明m6A甲基化在卒中发病率和卒中后脑损伤中的作用。 周围神经损伤（Peripheral nerve injury） 周围神经损伤导致轴突不连续、髓鞘纤维损失和神经元最终死亡。表观遗传修饰（包括组蛋白乙酰化和DNA羟甲基化）通过增加再生相关基因（RAG）的转录来促进周围神经损伤后的轴突再生。最近的一项研究表明，DRG中许多RAGs（Atf3，Sox11，Gadd45a和Tet3）以及核糖体（Rps14，Rps20，Rps23，Rps28，Rps29，Eif1a和Eif3b）在小鼠坐骨神经损伤后的m6A RNA甲基化水平升高。METTL14或YTHDF1敲除降低了受损DRG中RAG的翻译，并减少了轴突生长和神经再支配，导致功能恢复受限。 创伤性脑损伤（Traumatic brain injury） 多项研究表明，表观遗传修饰在创伤性脑损伤（TBI）中具有重要作用。成年小鼠TBI在受伤后6-24小时内降低了海马体中的METTL3表达和整体m6A水平，TBI后海马体中出现许多差异m6A甲基化转录本调控神经元代谢过程。大鼠TBI也降低大脑皮层中METTL14和FTO 中的mRNA表达，许多m6A修饰转录本，如CD14（炎症）、Dll4（Notch信号）和Bcl2（凋亡）是已知的TBI后病理学的启动子。FTO抑制加剧了TBI后的神经功能障碍，但不影响认知功能。 阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease） 表观遗传失调是阿尔茨海默病（AD）中蛋白质聚集和神经元丢失的驱动因素。双转基因AD小鼠的海马体表现出METTL3诱导和FTO抑制，导致参与树突发育、突触生长、突触前和突触后组装、谷氨酸受体信号传导、轴突导向、长期增强的整体m6A甲基化变化。意味着异常的m6A甲基化是AD发病机制的启动子。m6A去甲基酶FTO在三重转基因AD小鼠大脑中表达增加，FTO敲除降低了磷酸化tau而不影响神经元中Aβ的积累。进一步研究证明，这种作用是由结节性硬化症复合体1（tuberous sclerosis complex 1）甲基化介导，该复合体是调节哺乳动物tau蛋白雷帕霉素激酶靶点的上游抑制剂。与野生型小鼠相比，FTO敲除AD小鼠表现出更好的认知功能。总的来说，FTO调制可能是缓解AD相关缺陷的潜在策略。 帕金森病（Parkinson’s disease） 表观遗传学变化，如SNCA启动子（转录α-突触核蛋白基因）处的DNA甲基化降低以及组蛋白乙酰化降低与α-突触核蛋白聚集和帕金森病（PD）进展有关。FTO敲除使m6A甲基化水平升高，并降低了多巴胺能通路相关转录本（如Drd3，Girk2）翻译。6-羟基多巴胺（6-OHDA）诱导PD的大鼠纹状体中，表现出m6A去甲基化酶ALKBH5和FTO表达增加，以及m6A甲基化水平降低。表明FTO抑制保护PC12细胞免受6-OHDA诱导的细胞凋亡。 脑癌（Brain cancer） 多项研究表明，m6A writers, erasers,和readers的表达在多形性胶质母细胞瘤（GBM）患者中受到明显干扰。患者源性胶质瘤干细胞（GSC）中m6A机制调控改变了其自我更新和致癌性。GBM患者的肿瘤组织中表现出METTL3高表达，这与患者生存率低相关。当然，METTL3在调节GSC致癌性中的作用仍存在争议。最初研究表明METTL3是一种肿瘤抑制因子，在体内敲除促进肿瘤进展并恶化生存率。GBM细胞系U251中METTL3过表达抑制了细胞的迁移和增殖，同时诱导细胞凋亡。而METTL3敲除可干扰胶质瘤重编程因子Sox2的m6A甲基化，导致GSC凋亡和放射增敏，缩少小鼠肿瘤大小。此外METTL3可以调控许多与致癌信号和RNA编辑相关的转录本，还可以通过调控可变剪接机制和SRSF来促进胶质瘤生长。不同研究对METTL3作为肿瘤抑制因子或启动子的作用提出相互矛盾的结论，可能是由于胶质瘤的高异质性导致。WTAP、ALKBH5和FTO水平的升高可预测GBM患者的不良预后。总之，研究表明m6A信号通路是GBM发病机制的组成部分。 其他中枢神经系统疾病（Other CNS disorders） m6A RNA甲基化也与其他各种神经发育和神经精神疾病有关。FTO的某些基因变异大大增加了重度抑郁症（MDD）和注意力缺陷/多动障碍的风险。ALKBH5中的SNP与MDD各种临床特征有关，包括焦虑、发育迟缓和认知功能障碍。进一步研究证明，ALKBH5可以去甲基化和稳定情绪相关转录本FAAH，促进小鼠抑郁行为，ALKBH5是Smith-Magenis综合征的罕见神经发育障碍的致病基因。据报道YTHDC2是日本人群中自闭症障碍的潜在风险位点。METTL21B基因中的m6A SNP（G-A突变）与多发性硬化症相关。总之，m6A甲基化的关键调控因子与各种中枢神经系统疾病有关。 结论和未来方向大脑已经进化出多种RNA调控机制来优化极化结构中的能量消耗、可塑性和空间调控，这些机制将RBP和非编码RNA与RNA中的序列元素结合，从而招募不同的细胞机制来影响目标RNA命运。RNA化学修饰确定该过程的保真度和动力学，因此m6A甲基化是一种主要由神经元在发育和疾病过程中紧密控制基因表达的表观转录组机制。同时，m6A可逆性使其成为实现环境和刺激依赖性调控的有力工具。FTO在从脑肿瘤到急性和慢性脑损伤的各种CNS疾病中失调，ALKBH5敲除代偿性去甲基化表明每个erasers控制着大脑中不同的靶点。 尽管在各种神经系统疾病（CNS）表现出m6A失调，但其在疾病转归中的作用尚未完全了解。新的研究表明，剂量（m6A共识motifs数量及其在给定时间的甲基化）对促进功能变化非常重要。基于CRISPR位点特异性m6A编辑等技术可能允许研究其在疾病结局中的作用。目前，几种m6A编辑酶的小分子抑制剂也可用于解writers, erasers和 readers的角色。最后，多项研究显示了m6A与其他调控因子（如表观遗传修饰和微生物组）之间的互作串扰。 关于易基因RNA m6A甲基化测序(MeRIP-seq)技术易基因MeRIP-seq技术利用m6A特异性抗体富集发生m6A修饰的RNA片段（包括mRNA、lncRNA等rRNA去除所有RNA），结合高通量测序，可以对RNA上的m6A修饰进行定位与定量，总RNA起始量可降低至10μg，最低仅需1μg总RNA。广泛应用于组织发育、干细胞自我更新和分化、热休克或DNA损伤应答、癌症发生与发展、药物应答等研究领域；可应用于动物、植物、细胞及组织的m6A检测。 大样本量m6A-QTL性状关联分析，传统MeRIP单个样品价格高，通常难以承担。易基因开发建立MeRIP-seq2技术，显著提成IP平行性，实现不同样本间相对定量，降低检测成本。 易基因提供适用于不同科研需求的MeRIP技术：
技术优势：
研究方向： m6A甲基化目前主要运用在分子机制的理论性研究
参考文献： http://doi.org/10.1177/0271678X20960033 相关阅读： 项目集锦 | 易基因近期m6A甲基化（MeRIP-seq）研究成果 项目文章 | 90天见刊，易基因m6A RNA甲基化(MeRIP)+转录组组学研究 |
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