m6A甲基化酶的种类及功能盘点——m6A专题
m6A甲基化在非酒精性脂肪性肝病中的作用
非酒精性脂肪性肝病专题.综述•m6A甲基化在非酒精性脂肪性肝病中的作用骆云晨彭永德上海交通大学医学院附属第一人民医院内分泌代谢科200080通信作者：彭永德，Email:pengyongde0908@126. com【摘要】RNA作为基因表达的核心成分，在基因表达过程中通过转录水平或转录后化学修饰参与基因表达的调节。
mRNA N6-甲基腺苷（m6A)修饰在非酒精性脂肪性肝病的发生、发展中发挥重要作用。
甲基转移酶3抑制肝脏胰岛素敏感性并促进脂肪酸合成，去甲基化酶脂肪与肥胖相关蛋白(F T0)可通过改变脂代谢相关基因的表达以及增加氧化应激水平促进脂质蓄积，甲基化阅读蛋白通过m6A甲基化逆转F T0介导的脂肪生成。
探讨m6A甲基化在非酒精性脂肪性肝病中的作用，对其诊断和治疗具有重要的指导意义。
【关键词】RNA甲基化;非酒精性脂肪性肝病;N6-甲基腺苷DOI ： 10. 3760/cma. j. cnl21383-20200322-03061Effects of m6A methylation in the progress of nonalcoholic fatty liver disease Luo Yunchen, PengYongde. Department of Endocrinology and Metabolism，Shanghai First People’s Hospital，Medical College，Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200080y ChinaCorresponding author：Peng Yongde, Email：**********************【Abstract】As a core component of gene expression, RNA participates in the regulation of gene ex-pression through transcription or post-transcriptional chemical modification during gene expression. mRNAN6-methyladenosine (m6A) modification plays an important role in the occurrence and development of nonalcoholic fatty liver disease. Methyltransferase-like 3 inhibits insulin sensitivity in liver and promotes fattyacid synthesis. Demethylases fat mass and obesity-associated gene(PTO) can promote lipid accumulation viachanging the expression of lipid metabolism-related genes and increasing the level of oxidative stress. Methylation reading protein reverses FTO-mediated adipogenesis through m6A methylation. To explore the researchprogression of m6A methylation in nonalcoholic fatty liver disease is important for the clinical diagnosis andtreatment of this disease.【Key words】RNA methylation; Nonalcoholic fatty liver disease；N6-methyladenosineDOI ： 10. 3760/cma. j. cnl21383-20200322-03061随着肥胖症和体重相关代谢性疾病发病率的增 加，非酒精性脂肪性肝病（NAFLD)已成为慢性肝病 的最常见原因之一。
m6A_修饰在哺乳动物生理发育与疾病发生中的功能和机制
N 6-甲基腺苷(N 6-methyladenosine,m 6A)是所有RNA 中最丰富的表观遗传修饰方式[1-2]。
m 6A 修饰是一个动态且可逆的过程,m 6A 甲基化主要由甲基转移酶样3(methyltransferase-like 3,METT-L3)和METTL14完成;m 6A 去甲基化主要由脂肪量和肥胖相关蛋白(fat mass and obesity associatedprotein,FTO)以及alkB 同源物5(alkB homolog 5,ALKBH5)执行;发生m 6A 修饰的RNA 被YTH 结构域蛋白家族(YTHDF1/2/3、YTHDC1/2)和胰岛素样生长因子2mRNA 结合蛋白1/2/3(insulin-like growth factor 2mRNA-binding protein 1/2/3,IGF-2BP1/2/3)等m 6A 阅读蛋白识别,进而影响RNA 剪DOI:10.16605/ki.1007-7847.2022.07.0172m 6A 修饰在哺乳动物生理发育与疾病发生中的功能和机制谢梅英1,侯连杰2*(1.广东生态工程职业学院,中国广东广州510520;2.广州医科大学附属第六医院,中国广东清远511518)摘要:基因时空特异性表达在机体发育和疾病发生中起重要调控作用。
N 6-甲基腺苷(N 6-methyladenosine,m 6A)是真核生物RNA 中最常见的表观遗传修饰方式。
m 6A 修饰通过改变RNA 结构、RNA 与RNA 结合蛋白的相互作用,调控RNA 剪接、亚细胞定位、翻译和稳定性等过程,保证基因及时准确的表达。
研究表明,m 6A 不仅在机体发育中发挥重要作用,其功能障碍通过改变细胞功能,参与多种疾病的发生。
本文总结了m 6A 修饰在哺乳动物生理发育与疾病发生中的功能和机制,以期为m 6A 修饰进行转化研究和临床治疗应用提供理论依据。
m6A甲基化修饰在植物生长发育中的功能研究进展
m6A甲基化修饰在植物生长发育中的功能研究进展作者：杨庆玲向小雪娄红梅来源：《安徽农业科学》2022年第05期摘要 N6-甲基腺苷（m6A）是真核mRNA最丰富的内部修饰，在人类和其他哺乳动物的生长发育中发挥重要的生物功能，在植物中也发挥着至关重要的调控作用，其在植物中的功能和分子调控机制一直是研究的热点。
概述了m6A甲基化的基本组成以及其在动植物中的相应组分，重点阐述了其在植物生长发育中的作用，探讨目前存在的问题，旨在为深入研究m6A 甲基化在植物中的作用机制以及提高植物生产力、培育优良品种提供理论依据。
关键词 RNA修饰;N6-甲基腺苷（m6A）;甲基化;植物生长发育中图分类号 Q943.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2022）05-0015-03doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.005开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Research Progress on Function of m6A Methylation Modification in Plant Growth and DevelopmentYANG Qing-ling，XIANG Xiao-xue，LOU Hong-mei（School of Bioengineering， Chongqing University， Chongqing 400044）Abstract N6-methyladenosine （m6A） is the most abundant internal modification of eukaryotic mRNAs and plays an important biological function in the growth and development of humans and other mammals.It also plays a crucial regulatory role in plants， and its function and molecular regulatory mechanisms in plants have been the focus of research. The basic composition of m6A methylation and its corresponding components in animals and plants are summarized， its role in plant growth and development is emphatically described， and the existing problems are discussed in order to study the mechanism of m6A methylation in plants and improve plant productivity and cultivate excellent varieties for theoretical basis.Key words RNA modification;N6-methyladenosine （m6A）;Methylation;Plant growth and development作者简介杨庆玲（1996—），女，重庆人，硕士研究生，研究方向：植物分子生物学。
m6A去甲基化酶在系统性红斑狼疮中的作用研究
m6A去甲基化酶在系统性红斑狼疮中的作用研究摘要：系统性红斑狼疮（SLE）是一种自身免疫性疾病，其发病机制复杂，至今仍未完全明确。
m6A（N6-甲基腺嘌呤）是目前已知最多的RNA修饰之一，对RNA的稳定性、转录、翻译及调控功能具有重要作用。
而m6A去甲基化酶是调控m6A修饰的关键酶。
本研究通过筛选SLE患者和健康人群的m6A去甲基化酶mRNA表达，结果发现m6A去甲基化酶在SLE患者中表达水平显著下调。
继续通过免疫组化技术检测，发现m6A去甲基化酶在SLE患者肾组织中的表达也显著下调，并且其表达水平与SLE病情的严重程度呈负相关。
通过siRNA敲低SLE患者外周血单核细胞中m6A去甲基化酶的表达，进一步发现其可以减轻免疫反应，降低免疫细胞激活和抗核抗体的表达水平。
综合以上的结果，我们初步推测m6A去甲基化酶在SLE的发生发展过程中扮演着重要的角色。
关键词：m6A去甲基化酶；系统性红斑狼疮；RNA修饰；免疫反应Introduction系统性红斑狼疮（SLE）是一种自身免疫性疾病，其免疫系统对自身组织产生异常的免疫反应，引起多器官损害，严重影响患者的生存和生活质量。
SLE的主要症状包括皮肤粘膜损害、肾脏损害、关节痛、血液异常等，临床表现多种多样。
尽管已有许多关于SLE发病机制的研究，但至今仍未完全明确。
近年来，越来越多的研究表明RNA修饰可以影响mRNA的稳定性、剪接以及翻译等生物学过程，从而对基因表达和细胞功能调控发挥着至关重要的作用。
其中，m6A修饰是目前已知最多的RNA修饰之一，由于其特殊的化学结构和在多种RNA分子中的广泛存在，m6A修饰引起了越来越多的关注。
m6A修饰的形成和水解都需要m6A甲基转移酶（m6A methyltransferase，也称为“writer”）和m6A去甲基化酶（m6A demethylase，也称为“eraser”）共同调控。
其中，m6A去甲基化酶的功能是清除RNA中的m6A修饰，维护RNA的动态平衡和功能稳定性。
m6A甲基化功能基因挖掘
案例四：m6a甲基化在心血管疾病中的研究
总结词
m6a甲基化在心血管疾病中具有重要调控作用，可影响 心血管细胞的生长、分化和凋亡。
详细描述
心血管疾病是一类以心血管系统结构和功能异常为主要 特征的疾病，如冠心病、心力衰竭等。近年来研究发现 ，m6a甲基化在心血管疾病中具有重要调控作用，可影 响心血管细胞的生长、分化和凋亡。例如，在一些心血 管疾病中，m6a甲基化水平异常，导致心血管细胞凋亡 和坏死；而在另一些心血管疾病中，通过调节m6a甲基 化水平，可改善心血管细胞的功能和保护心血管系统
检测和鉴定上仍存在一定的难度。
数据解读
02
由于m6a甲基化修饰的复杂性，从海量数据中提取有价值的信
息并准确解读是一项挑战。
生物样本的异质性
03
生物样本之间的异质性给实验结果的稳定性和可重复性带来了
挑战。
前景展望
技术进步
随着测序技术和生物信息学的发展，m6a 甲基化修饰的研究将更加深入，有望开发
出更有效的检测和鉴定方法。
案例一：m6a甲基化在肿瘤转移中的作用
总结词
m6a甲基化在肿瘤转移中具有重要调控作用，可影响肿 瘤细胞的转移和侵袭能力。
详细描述
m6a甲基化是一种常见的RNA修饰类型，通过影响 RNA的翻译和降解等过程，调控基因的表达和功能。 近年来研究发现，m6a甲基化在肿瘤转移中具有重要调 控作用，可影响肿瘤细胞的转移和侵袭能力。例如，在 一些肿瘤中，m6a甲基化水平增高，导致肿瘤细胞的转 移和侵袭能力增强；而在另一些肿瘤中，m6a甲基化水 平降低，导致肿瘤细胞的转移和侵袭能力减弱
m6a甲基化是由甲基转移酶和去甲基化酶催化的可逆过程，它可以在转录后修饰 基因表达。
m6a甲基化在基因表达中的作用
m6A甲基化肿瘤中的“双刃剑”
表观遗传学是对可逆、可遗传表型的研究，其不涉及核DNA序列的变化。
尽管尚未确定表观遗传学的全部范围，但通常将其定义为化学修饰，主要包括DNA和RNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA 修饰和染色质重排。
在表观遗传修饰中，DNA甲基化和组蛋白修饰已得到很好的研究。
例如，DNA中的5-甲基胞嘧啶甲基化影响了许多肿瘤中的基因表达。
近年来，甲基化药物例如去甲基化药物地西他滨和阿扎胞苷的研究取得了重大进展，这为治疗临床疾病提供了新的策略。
除了DNA和组蛋白甲基化外，表观遗传调控的另一个水平，RNA甲基化，在过去十年中已经成为生物科学中的热门话题。
常见的RNA甲基化位点包括5-甲基胞嘧啶（m5C），7-甲基鸟苷（m7G），m1G，m2G，m6G，N 1-甲基腺苷（m1A）和m6A。
m5C修饰可促进剪接和翻译。
第一个或第二个密码子的m1G、m2G和m1A修饰会抑制蛋白质合成，而tRNA m7G甲基化是mRNA翻译成蛋白质所必需的。
m6A是各种RNA修饰中最常见的，在癌症发病机理中具有关键作用。
代谢通过LC-MS技术提供整体（global）甲基化检测技术服务。
m6A甲基化在生物体中已经鉴定出100多种RNA的化学修饰，包括mRNA，rRNA，tRNA，snRNA和snoRNA。
其中，m6A是大多数真核生物mRNA中最丰富的修饰并涉及RNA生命周期的几乎所有阶段，包括RNA转录、翻译和降解。
m6A在哺乳动物中分离出的RNA中约有0.1–0.4％的腺苷被修饰[ 16 ]。
整个转录组研究表明，m6A修饰可能影响哺乳动物细胞各个转录组中的7000多个mRNA。
m6A修饰富集在mRNA终止密码子附近的3' UTR，并具有RRACH的共有序列（R = G或A；H = A，C或U）（图1）。
在大多数真核物种（从酵母，植物和果蝇到哺乳动物）和病毒mRNA中，高度保守的m6A广泛存在，并且在转录后mRNA加工和代谢中起着关键的调节作用。
m6A甲基化的整体研究思路：m6A课题如何设计——m6A专题
m6A甲基化整体研究思路：m6A课题如何设计| m6A专题关于m6A甲基化的研究，目前有多种思路可供选择。
无论是前期开展预实验还是申请基金，可以从如下图1中的研究流程图展开。
当然根据研究方法或研究思路可以与本文所述内容有所不同，针对所提的研究方法可以根据自身实验设计进行延伸和拓展。
图1 m6A甲基化研究思路流程图思路1老数据二次挖掘第一步：先从原有的表达谱芯片数据或转录组数据中，挖掘到差异表达的甲基化酶；第二步：对挖掘到的甲基化酶如METTL3或FTO等进行qPCR验证，并进行m6A-seq 分析哪些基因甲基化水平发生改变；第三步：在细胞（动物模型可选）中对这些酶进行敲低和过表达，进行常规的qPCR和WB检测相关酶表达情况，并用LC-MS/MS法检测RNA整体m6A水平；第四步：继续对这些敲低和过表达的细胞进行转录组测序/小RNA测序或表达谱芯片/小RNA芯片，分析哪些基因出现差异表达变化和可变剪切变化；第五步：找到甲基化酶调控的靶基因，进行敲低和过表达，看甲基化酶缺陷的细胞或动物模型表型能否补救；第六步：在确定上一步靶基因确实受到甲基化酶调控后，对靶基因上的motif进行点突变后进行验证；第七步：鉴定新型的甲基化酶（可选）。
思路2研究甲基化修饰差异基因第一步：直接进行m6A-seq和转录组测序，找到时间顺序或差异表达的基因并用qPCR、WB等方法验证，此外找到m6A有差异的基因；第二步：对甲基化酶进行敲低和过表达，检测RNA整体的m6A水平，之后可进行转录组或小RNA测序等方法检验甲基化酶敲低和过表达对mRNA或miRNA整体的影响，并着重研究第一步中感兴趣的m6A有差异的靶基因；第三步：对靶基因进行敲低或过表达，是否能够对甲基化酶异常表达后的表型进行恢复；第四步：对靶基因上motif进行点突变后进一步确认直接受到甲基化酶调控；第五步：鉴定新型的甲基化酶（可选）。
m6A甲基转移酶METTL3通过介导TXNDC5 mRNA甲基化促进肢端型黑色素瘤的进展
m6A甲基转移酶METTL3通过介导TXNDC5 mRNA甲基化促进肢端型黑色素瘤的进展摘要：m6A甲基转移酶METTL3是一种重要的甲基化酶，被广泛地描述为介导mRNA的甲基化。
本文的研究对象是肢端型黑色素瘤（ACRAL MM），一个罕见的黑色素瘤亚型，它与皮肤暴露有关。
实验结果表明，METTL3对ACRAL MM的发展起到了重要作用，METTL3的活性会导致TXNDC5 mRNA的甲基化，进而促进肢端型黑色素瘤的进展。
本文重点探讨了METTL3介导TXNDC5 mRNA甲基化的机制以及其对ACRAL MM的影响。
这些发现增加了我们对肢端型黑色素瘤发展机制的认识，可能有助于开发新的治疗方法和预防措施。
关键词：m6A甲基转移酶，METTL3，TXNDC5 mRNA甲基化，肢端型黑色素瘤，进展正文：引言：肢端型黑色素瘤（ACRAL MM）是一种罕见的黑色素瘤亚型，其发生与皮肤暴露有关。
在临床上，ACRAL MM比其他类型的黑色素瘤更难治疗。
目前，对于ACRAL MM发展机制的研究还相对较少，而其治疗依然是一个挑战。
因此，研究ACRAL MM的发展机制是十分必要的。
mRNA的甲基化是一种重要的表观遗传学修饰，能够影响转录、转运和翻译。
m6A甲基转移酶METTL3在细胞中被广泛地描述为介导mRNA的甲基化。
本文的目的在于探讨METTL3介导TXNDC5 mRNA甲基化对ACRAL MM的影响以及其机制。
实验设计：本文使用qRT-PCR和Western blotting检测了28例ACRAL MM瘤体样本及13例正常皮肤组织标本中METTL3和TXNDC5 mRNA的表达情况。
通过METTL3的干扰RNA和过度表达重建TXNDC5酶切沉淀实验来检测METTL3对于ACRAL MM的影响。
结果：METTL3的表达在ACRAL MM组织中明显增加。
METTL3的活性会诱导TXNDC5 mRNA的甲基化，并促进肢端型黑色素瘤的进展。
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m6A甲基化酶的种类及功能盘点| m6A专题
图1 m6A甲基化加工过程
m6A这种甲基化修饰被证明是可逆化的，包括甲基化转移酶、去甲基化酶和甲基化阅读蛋白等共同参与。
其中甲基化转移酶包括METTL3/14、WTAP和KIAA1429等，主要作用就是催化mRNA上腺苷酸发生m6A修饰。
而去甲基化酶包括FTO和ALKHB5等，作用是对已发生m6A修饰的碱基进行去甲基化修饰。
阅读蛋白主要功能是识别发生m6A 修饰的碱基，从而激活下游的调控通路如RNA降解、miRNA加工等。
表1 RNA甲基化酶类型总结
1．m6A甲基化转移酶
甲基化转移酶（methyltransferase）也叫Writers，是一类重要的催化酶，能够让mRNA上的碱基发生m6A甲基化修饰。
METTL3、METTL14、WTAP和KIAA1492都属于m6A甲基化转移酶的核心蛋白。
这些蛋白并不是各自孤立的，而是会形成复合物（complex）共同行使催化功能。
由于酵母和线虫等生物缺少这四种核心蛋白中的一种或几种，所以m6A甲基化修饰属于高等真核生物独有的碱基修饰反应。
图2 METTL3-METTL14蛋白复合物晶体结构示意图
结构生物学研究表明，METTL3和METTL14这两种蛋白有关键的催化结构域，两者之间会形成杂络物（hetero complex）。
其中METTL3是具有催化活性的亚基，而METTL14会在底物识别上起到关键作用。
另外WTAP、Vir以及其他类型的factors也是杂络物的重要组成部分。
其中WTAP在招募METTL3和METTL14起到十分重要的作用。
这些蛋白无论在体内（in vivo）还是体外（in vitro）都会一起对腺苷酸进行甲基化修饰。
除了人和小鼠等哺乳动物，果蝇、酵母甚至拟南芥中也发现了类似的同源蛋白（homologous protein）。
2．m6A去甲基化酶
在真核生物中，已发现的m6A去甲基化酶主要包括FTO和ALKBH5等。
FTO蛋白全称Fat mass and obesity-associated protein，属于Alkb蛋白家族中的一员并且与肥胖相关。
1999年，FTO基因首次在小鼠中被克隆。
2007年，三项独立的队列研究分别证实当FTO基因产生突变时，会增加肥胖的风险。
同样在小鼠模型中，FTO被敲除或过表
达都会显著改变小鼠的体重。
2011年，芝加哥大学何川教授在全球首次证实，无论是在DNA还是RNA中，FTO蛋白都是一种十分重要的去甲基化酶。
图3 FTO蛋白属于Alkb家族，都有特定的结构域对发生甲基化的碱基行使去甲基化的催
化功能
FTO蛋白在核心结构域上与Alkb蛋白家族相似，但是C端独有的长loop与Alkb家族其他蛋白有所不同。
正是这种特有的结构域使得FTO蛋白能够对发生甲基化的单链DNA或单链RNA进行去甲基化修饰。
一旦FTO基因转录水平发生异常，会引起多种疾病如急性髓细胞白血病等。
ALKBH5是另一种重要的去甲基化酶，能够对细胞核中的mRNA进行去甲基化修饰，在N端有丙氨酸富集区和独有的卷曲螺旋结构（coiled-coil structure）。
在细胞系中敲低ALKBH5后，mRNA上m6A修饰水平显著上升。
3．m6A甲基化阅读蛋白
发生m6A修饰的mRNA想要行使特定的生物学功能，需要一种特定的RNA结合蛋白——甲基化阅读蛋白，也叫reader。
RNA pull-down实验已经鉴定了多种阅读蛋白，包括YTH结构域的蛋白、核不均一核糖蛋白（hnRNP）以及真核起始因子（eIF）等。
这些阅读蛋白的功能主要包括特异性结合m6A甲基化区域，削弱与RNA结合蛋白同源结合以及改变RNA二级结构从而改变蛋白与RNA的互作。
图3 YTH家族蛋白含有YTH521-B同源结构域和P/Q/N-rich结构域具有YTH结构域的蛋白包括YTHDC1-2和YTHDF1-3等。
YTHDF1-3主要在胞浆中特异性识别m6A修饰的mRNA，而YTHDC1-2的作用部位主要在细胞核内。
这些蛋白都在C端有YTH结构域，并且能够与m6A motif有重叠从而介导RNA特异性结合，而脯氨酸/谷氨酰胺/天冬酰胺富集（P/Q/N-rich）结构域则与亚细胞定位有关。
eIF3蛋白能够与RNA 5’端UTR上发生m6A修饰的碱基相结合，从而促进mRNA 的翻译。
这是一种几乎独立于传统的eIF4的激活翻译起始的新机制，RNA在eIF3的作用下招募43s核糖体在5’端Cap形成蛋白复合物。
HNRNPA2B1作为hnRNP家族蛋白中的一员仍然能行使阅读蛋白的功能。
与YTHDC1蛋白不同的是，HNRNPA2B1与m6A修饰的碱基不能直接结合。
HNRNPA2B1除了激活miRNA初级体（pri-miRNA）下游通路外还与miRNA前体（pre-miRNA）加工有关。