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m6A是RNA上最丰富的一种修饰，平均每条转录本有1~3个m6A修饰。m6A甲基化通过基因转录后调控，参与细胞分化、胚胎发育、X染色体失活、环境应激和各种疾病的发生发展。本期以科研内容为序，总结近期易基因RNA m6A甲基化合作研究成果，并就m6A RNA甲基化研究思路进行总结。
01 猕猴和小鼠模型麻醉影响精细运动能力损伤：MeRIP-seq + RIP + scRNA-seq
标题：Sevoflurane impairs m6A-mediated mRNA translation and leads to fine motor and cognitive deficits七氟烷麻醉破坏m6A介导的mRNA翻译并导致精细运动和认知障碍
时间：2021
期刊：Cell Biology and Toxicology
影响因子：IF 6.691
技术平台：m6A-seq（MeRIP-seq）、RIP实验(RNA结合蛋白免疫沉淀) 、scRNA-seq
研究摘要：
本研究探索了全麻药物对婴幼儿精细运动能力损伤的机制，并首次关注了m6A甲基化在七氟烷麻醉影响精细运动损伤中的作用和机制。
以前的研究发现全麻药物引起的神经发育毒性机制在非人灵长类和啮齿类动物模型之间尚存在一定的差异，比如临床上观察到多次全麻和手术引起婴幼儿患者远期语言和社交能力的降低和非人灵长类动物模型观察到麻醉后多种社交行为能力的损害，但是多次的麻醉的幼鼠却很难观察到社交能力的损害。研究人员认为在全麻药物引起认知损伤的非人灵长类模型和啮齿类模型中，肯定有同向变化的基因，也肯定有相反变化的基因，应该在临床上找寻出引起全麻药物神经发育毒性的关键科学问题，然后使用非人灵长类动物猕猴去探索全麻药物引起神经发育毒性的机制线索，之后找到猕猴和小鼠具有相同变化的靶基因，使用小鼠模型来进行验证。
基于这个理念，研究人员聚焦到了使用非人灵长类动物和啮齿类动物来研究全麻药物与术后远期精细运动损伤的机制。m6A修饰是在RNA甲基化修饰中最丰富的一种，YTHDF1是m6A甲基化的识别蛋白之一。最近的研究发现其可以参与神经认知的形成和发展。在随后的机制研究中，研究发现七氟烷麻醉后的幼年灵长类和啮齿类动物的大脑中m6A结合蛋白YTHDF1表达显著下调。单细胞转录组测序（scRNA-seq）发现sp8阳性的神经元中YTHDF1的表达下降在中间神经元中最为明显，而这部分神经元，后续会发育成VIP中间神经元。YTHDF1的功能主要是识别RNA上的甲基化位点。通过RIP实验(RNA结合蛋白免疫沉淀)和m6A-seq测序分析发现m6A被高度富集在突触素(Synaptophysin)的mRNA上，同时Synaptophysin的mRNA上有YTHDF1的结合位点。早先的研究发现Synaptophysin和全麻药物的神经发育毒性紧密相关。过表达YTHDF1可以回救七氟烷引起的幼年小鼠精细运动能力和认知功能障碍以及Synaptophysin的变化。研究认为YTHDF1是以m6A甲基化依赖性方式调控其下游靶基因Synaptophysin的表达，继而损伤小鼠的精细运动能力和认知功能。本研究探索了全麻药物对婴幼儿精细运动能力损伤的机制，有望为预防或治疗全麻药的神经发育毒性提供新的思路。
图1：研究摘要
图2：scRNA-seq揭示七氟烷降低了中间神经元中YTHDF1的表达
图3：MeRIP-seq揭示YTHDF1以m6A依赖的方式调节突触素
02 猪胚胎期骨骼肌发育：MeRIP-seq + RNA-seq
标题：Longitudinal epitranscriptome profiling reveals the crucial role of N6-methyladenosine methylation in porcine prenatal skeletal muscle development纵向转录组分析揭示了m6A甲基化修饰在猪胚胎期骨骼肌发育中的重要作用
时间：2020
期刊：Journal of Genetics and Genomics
影响因子：IF 5.065
技术平台：m6A-seq（MeRIP-seq）、RNA-seq、IGF2BP1 RIP-seq
摘要：m6A是最丰富的一类mRNA修饰，可以促进骨骼肌的发育。然而m6A甲基化在胚胎期骨骼肌生成中的状态和功能仍不清楚。研究人员首先证明METTL14（一种m6A甲基转移酶）沉默可抑制成肌细胞的分化，促进C2C12 成肌细胞增殖。采用m6A-seq（MeRIP-seq）测序方法，对猪骨骼肌发育六个胚胎期的纵向转录组和表观转录组图谱进行分析，结果显示：胚胎期骨骼肌发育六个不同阶段的m6A修饰呈现高度的动态变化，且大多数受影响的基因在与骨骼肌发育相关的通路中富集。IGF2BP1 RIP-seq证实了胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白1(IGF2BP1)靶向与骨骼肌发育相关通路的76个基因，包括关键肌肉发育标记基因MYH2和MyoG。此外 siRNA介导的 IGF2BP1沉默可抑制成肌细胞分化，促进其增殖，类似于METTL14 沉默所观察到的表观遗传变化。本研究不仅阐明了肌肉发育中m6A甲基化的动力学，且确定了参与猪胚胎期骨骼肌发育基因表达的关键基因。
背景
m6A是最丰富的一类mRNA修饰，可以促进骨骼肌的发育。然而m6A甲基化在胚胎期骨骼肌生成中的状态和功能仍不清楚。
方法
研究人员首先证明METTL14（一种m6A甲基转移酶）沉默可抑制成肌细胞的分化，促进C2C12 成肌细胞增殖。采用m6A-seq（MeRIP-seq）测序方法，对猪骨骼肌发育六个胚胎期的纵向转录组和表观转录组图谱进行分析。
实验方法和流程设计
关键图形
关键图形
图1：猪骨骼肌发育六个胚胎期的纵向转录组和表观转录组图谱
图2：骨骼肌发育六个胚胎期m6A修饰动态表征
图3：m6A基因特征显示基因表达与表型之间存在显著相关性
03 斑马鱼和小鼠模型脊髓再生：MeRIP-seq + RNA-seq
标题：Epitranscriptomic m6A regulation following spinal cord injury脊髓损伤后的表观转录组 m6A 调节
时间：2021
期刊：J Neurosci Res
影响因子：IF 4.164
技术平台：m6A-seq（MeRIP-seq）、qRT-PCR、RNA-seq
摘要：
RNA甲基化参与多种生理和病理过程。然而，RNA甲基化在脊髓再生中的作用尚未报道。在这项研究中，研究人员发现斑马鱼脊髓损伤（SCI）后m6A（N6-甲基腺苷）RNA甲基化图谱发生改变，与m6A甲基化酶METTL3的转录水平改变一致。且许多与神经再生相关的差异m6A标记基因被低甲基化，但它们的转录水平在SCI中上调。此外，研究人员发现METTL3可能对脊髓再生很重要。另外，研究结果还显示了小鼠SCI模型中METTL3变化的保守特征，即星形胶质细胞和神经干细胞中METTL3的表达水平均增加。总之，结果表明，脊髓损伤后m6A RNA甲基化是动态和保守的，可能有助于脊髓再生。
图1：斑马鱼仔鱼RNA元素中m6A peak的motif和分布