人類組織中m6A修飾的動態變化和進化
m6A是mRNA中普遍存在的一種內部修飾，通過多種機制，比如調控mRNA的剪接、表達、降解、翻譯等對mRNA的命運產生不同影響。為了探究m6A修飾在不同組織之間、不同發育階段的差異，m6A位點在轉錄本上的位置分布，以及這些分布差異可能對基因調控的進化產生怎樣的影響，近期Nucleic Acid Research (IF=11.147)雜志上發表了一篇文章Dynamic landscape and evolution of m6A methylation in human, 通過對9種人類組織的m6A測序，分析了m6A甲基化位點在不同組織中的分布特點、潛在調控機制和進化。
影響因子：11.147
發表時間： 2020.5.14
實驗方法: m6A-seq, RNA-seq
文章鏈接：Dynamic landscape and evolution of m 6 A methylation in human
研究內容
1.成年人組織中m6A表達譜
首先，為了探索m6A在成年人組織中的表達譜，作者對成年人的小腦、額皮質、心臟、腎、肝、肺、肌肉、脾、和睪丸9種組織，每種3重復樣，進行了m6A-seq（云序提供此服務），共檢測到101340個甲基化位點，其中超過36%的m6A位點僅在1種組織中發現，而全部組織中 共有的m6A位點僅占5.5%，揭示了m6A甲基化的高度組織特異性。生信分析顯示m6A峰中的保守序列為RRACH, 多種組織中 共有的m6A位點多集中于終止子附近，而組織特異性的m6A位點則不突出集中于此，結合GO分析，作者指出，終止子附近的m6A位點主要調控的是維持基本細胞功能的基因，如染色質排列、細胞分解代謝過程與組蛋白修飾相關基因，而m6A位點在其他區域的基因可能更多的是組織特異性功能的基因。
2.m6A甲基化富集在非典型的剪切位點
為了探究m6A修飾在發育中的動態變化，作者選用了已發表文獻中來自胎兒的7種組織的m6A-seq數據，與本次成年人組織的測序數據采用同樣方式分析。胎兒組織中，盡管m6A位點同樣富集在終止子區，但CDS區域的m6A位點比例明顯高于成年人組織。
為了探究m6A保守序列在不同組織之間和發育階段之間的差異，RRACH保守序列被細分為4種子序列。對比胎兒和成年人的組織，發現心臟、腎和肺組織中m6A保守序列比例發生變化，而肝和肌肉在成年前后m6A保守序列比例相對不變。對比不同組織中的保守序列發現，AAACH和GGACH兩種保守序列的比例在組織間差異較大，且同時含有這兩種序列的m6A峰的數目明顯低于隨機重排后分析出的預測數目，暗示了這兩種保守序列可能是由不同的甲基化酶亞基互作用蛋白來識別的。
作者通過比較人鼠之間保守m6A位點比例和保守對照A比例，來評估CDS區域m6A位點面臨的自然選擇壓力，發現發生于第 一個密碼子處的m6A的周圍序列保守程度低，可能由于此處的m6A會帶來不利的影響比如影響tRNA結合，而發生于第三個密碼子處的m6A則受到進化選擇的影響，暗示此處的m6A可能帶來某些功能變化。對于3’UTR區m6A的分析發現此區域m6A整體受到負向自然選擇。另外，作者還發現，甲基化程度高的位點正受到更強的選擇壓力，暗示這些m6A保守序列可能更容易被甲基化酶結合，并同時帶來功能變化。
為了探究m6A位點是否是近代從正向自然選擇中獲得的，作者聯合單核苷酸突變（SNP）分析和 RNA-seq（云序提供此服務）數據的分析，發現RRAC保守序列中的SNP會影響m6A甲基化，其中一些SNP突變后形成的m6A保守序列受到正向自然選擇。從這些突變后會形成m6A保守序列的SNP中篩選出102個在人類不同群體中存在差異的SNP, 進一步分析發現21個位于非編碼RNA上，表明他們的群體差異很大可能是由于m6A修飾被正向自然選擇而導致的。另外，這102個m6A SNP位點中大部分與疾病和表型相關，比如與膽固醇水平、體質指數以及動 脈粥樣硬化相關。
本文通過m6A-seq, RNA-seq, 雙熒光素酶實驗等手段，研究了7種人類組織中的m6A位點，結合數據庫信息和生信分析，揭示了組織特異性甲基化位點的廣 泛存在，發現了m6A可能影響mRNA成熟過程中的選擇性聚腺苷酸環化。通過比較胎兒和成人的m6A位點發現m6A在胎兒組織中多發生在CDS區域，并且甲基化保守序列在不同組織中變化。此外，從進化角度，不同基因上的m6A位點受到的選擇壓力不同，在人類群體中獲得的m6A位點明顯處于正選擇之下，并且與性狀或疾病相關。本文為后續研究m6A在不同組織中的功能提供了基礎信息，并揭示了m6A對人類環境適應和疾病敏感性的作用。
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