首先,作者发现了肺腺ai当中 m6A 去修饰化酶 FTO 的异常低表达,就此选定 FTO 这个酶为研究对象。紧接着,作者敲降 FTO 以控制变量,以研究 FTO 这个酶在肺腺ai中所发挥的功能。下一步,作者从上游和下游两个方向筛选出与 FTO 基因或 FTO蛋白发生互作的分子:一方面,通过一系列 Co-IP、ChIP 和荧光素酶报告实验,作者证明 FTO 基因是 Wnt 信号通路的靶基因,Wnt 诱导的 EZH2/β-catenin/LEF/TCF 复合体结合于 FTO 基因启动子区域的 TBE 元件区域,通过组蛋白 H3K27me 的甲基化抑制了 FTO 基因的转录;另一方面,通过 m6A MeRIP-seq 和生信预测,作者筛选出 MYC 作为 FTO 蛋白的靶基因,并通过一系列的 MeRIP-qPCR、RIP 和荧光素酶报告实验,证明 c-Myc 蛋白的表达量是跟随 FTO 蛋白表达量变化的因变量。云序生物提供m6A一站式服务:m6A整体水平检测。延庆区云序生物m6A
那么,c-Myc 蛋白的表达水平又是如何受到调控的呢?作者设计了荧光素酶报告基因,将荧光素酶报告基因插入 MYC 的 mRNA 中,并将实验组的 mRNA 3’ 端的 m6A 突变为其它碱基,对照组的 MYC mRNA 则不做任何碱基修饰。结果发现,FTO 敲降后,对照组的 MYC mRNA 表达了大量荧光素酶,但经过碱基突变而不再具有 m6A 的实验组则没有荧光素酶信号,说明 MYC 的 mRNA 3’ 端的 m6A 对于蛋白的成功翻译不可或缺。相反地,如果过表达 FTO,那么肺腺ai细胞系的 c-Myc 蛋白的表达量会下降。但是,无论是 FTO 敲降还是过表达,MYC 的 mRNA 水平都没有改变。综上可知,c-Myc 蛋白表达量的变化,与 MYC mRNA 的 m6A 修饰水平正相关,而与 MYC mRNA 的表达水平无关。云南m6A介绍国内较全的RNA修饰测序平台,提供m6A、m5C、m1A、m7G。
m6A读取器通过作用于含有m6A的mRNA来发挥作用,Figure 1中可以把读取器分为三类。第yi类读取器含有YTH结构域(YTH的全是YT521-B homology),这些成员包括YTHDF1-3(YTH domain family 1-3),YTHDC1-2(YTH domain containing 1-2)(参考Figure 1)。细胞质中的YTHDF2会通过招募CCR4-NOT腺嘌呤酶复合物来诱导靶转录本的部分降解。细胞质中的YTHDF1和YTHDF3能促进he心La细胞中靶转录本的翻译。细胞核中的YTHDC1有多个作用,包括招募某些剪接因子调控mRNA的剪接,促进mRNA的输出,加速某些转录本的降解。YTHDC2调控mRNA的稳定,翻译以及精子形成。第二类读取器是HNRNPs,全称是he心terogeneous nuclear ribonucleoproteins,成员包括HNRNPC,HNRNPG与HNRNPA2B1,它们能调控靶转录本的剪接,加工,它们能与RNA的某些结构结合,这些结构是由m6A介导形成的,因为m6A会重构局部的RNA结构,调控RNA-蛋白质之间的相互作用,这一现象称为m6A开关(m6A-switch)。
已知绝大部分真核生物中,mRNA在5’ Cap处存在甲基化修饰,作用包括维持mRNA稳定性、 mRNA前体剪切、多腺苷酸化、 mRNA运输与翻译起始等。而3’ polyA发生的修饰有助于出核转运、翻译起始以及与polyA结合蛋白⼀起维持mRNA的结构稳定。但是这些修饰只发生mRNA的头部和尾部,关于RNA的内部修饰(internal modification)在许多种类的RNA中都有发⽣。无论是mRNA还是lncRNA,都大量存在m6A修饰。m6A能够加速mRNA前体的加工时间,加快mRNA在细胞中的转运速度和出核速度。主要学习研究较多的m6A。RNA的m6A甲基化⼀共有大三类酶参与:Writers、 Erasers和Readers,需要相关研究的可以学习相关文献。m6A RNA修饰上游酶的筛选。
在肺腺ai细胞当中,哪些 RNA 会受 FTO 表达下调的调控,进而引发肺腺ai呢?为了探明 FTO 下游的分子致病原因,作者进行了 m6A 甲基化测序,发现 FTO 敲降的肺腺ai细胞当中有大量基因的 mRNA m6A 甲基化上调。FTO 是一种典型的 RNA m6A 甲基化的去修饰酶(也就是 m6A 的 “Eraser”),可以消去 m6A 甲基化,还原出普通的 A 碱基。通过云序生物m6A MeRIP-seq发现,FTO敲降细胞中有 556 个基因的 mRNA的 m6A 修饰水平升高;生信分析也发现,FTO 敲降细胞的代谢通路当中有许多基因的 mRNA 的 m6A 修饰水平升高,其中就包括一个重要的转录因子 MYC。m6A MeRIP-seq的结果可以验证,当敲降了 FTO 之后,MYC 基因的 mRNA 的终止密码子附近的 m6A 修饰水平升高。通过云序生物m6A MeRIP-qPCR 实验结果也证实,FTO 的敲降可以提升 MYC mRNA 的 m6A 修饰水平。针对 FTO 蛋白的 RIP 实验更是直接证明,FTO 结合在 MYC 的 mRNA 上面。综合前面的几个发现可以证明,FTO 可结合 MYC 的 mRNA,从而降低 MYC mRNA 的 m6A 修饰水平。m6A是真核生物mRNA上常见的一种转录后修饰。四川文章 m6A
m6A RNA修饰靶基因验证。延庆区云序生物m6A
c-Myc 蛋白在ai症的代谢当中扮演重要的角色,因此作者就 c-Myc 的高表达在肺腺ai当中所发挥的作用进行了进一步的研究。首先,在小鼠肺腺ai细胞系中,FTO 敲降的细胞表现出己糖激酶-2(HK2) mRNA 和蛋白高表达的现象,说明 FTO 敲降细胞的糖酵解活跃。并且,FTO 敲降诱导的 HK-2 高表达现象,可被 c-Myc 敲降所逆转,说明 c-Myc 发挥功能的位置在 FTO 的下游和己糖激酶的上游。类似地,FTO 敲降细胞的葡萄糖摄取、乳糖生成、细胞增殖、细胞迁移、细胞侵入能力等均有升高,且这些升高现象均可被 c-Myc 敲降所逆转。延庆区云序生物m6A
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