m6A+circRNA | 没有哪篇SCI是“热点”解决不了的,如果有,就再加一个

2020-04-16 532文献解读

不论是国自然,还是SCI,研究热点都是加分项,利用热点碰撞,能发几分paper?今天这篇文献就是一个很好的范例,m6A+circRNA,发Nature子刊《Cell Research》(IF:17.848)。

内华达大学里诺医学院和华大基因等研究机构的研究人员在《Cell Research》发表了一项circRNA m6A修饰的重要研究成果:小鼠雄性生殖细胞发育过程中m6A修饰可促进携带ORF的circRNA的生成。

研究背景

m6A是真核生物mRNA上常见的修饰类型,目前主要研究表明其在转录后调控中发挥作用。RNA m6A修饰是RNA领域研究的一个热点方向。

环形RNA(circRNA)是一类新的小非编码RNA,编码基因剪接的大部分circRNA含有开放阅读框(ORF),具有蛋白质编码潜能。然而,目前还不清楚是什么调节了这些含有ORF的circRNA的生物发生,它们是否真的被翻译成蛋白质,以及它们在特定的生理环境中发挥什么功能。

研究思路

  1. 在小鼠精子发生过程中,粗线期精母细胞发育成圆形细胞,进而拉长为精子细胞时会生成大量circRNA。
  2. circRNA的反向剪接主要发生在m6A富集位点,这些位点通常位于线性mRNA的起始和终止密码子附近。
  3. 近半数的这类circRNA携带较长的ORF,这些ORF的起始密码子被m6A修饰,可能有蛋白编码潜能。
  4. 利用液质联用(LC-MS)鉴定了数百个由这类circRNA连接序列编码的多肽。

研究结果

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circRNA在精子发生过程中大量表达,且circRNA水平随着精子发生的进展而增加 :选择粗线期精母细胞发育成圆形细胞,进而拉长为精子细胞时的RNA进行全转录组分析和RNase R处理后的circRNA测序分析,结果表明随着精子发生过程的进展,circRNA丰度不断增加。

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circRNA的积累与m6A位点的增强剪接相关:基因敲除实验显示敲除ALKBH5可提高circRNA的产量;m6A RNA免疫沉淀后进行深度测序(m6A-RIP-seq)分析表明circRNA的丰富度与m6A水平呈正相关,且circRNA连接区域的m6A修饰明显富集。

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一类circRNA的ORF中含有m6A修饰的起始密码子:在晚期减数分裂(精子母细胞)和单倍体(精子单体)雄性生殖细胞中富集的circRNA,大多同时包含完整的ORFs和m6A修饰的起始密码子。这些环状RNA很可能是为了维持蛋白质的持续生产,这对晚期精子形成和精子功能至关重要。

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随着精子发生的进展,富含精子发生的circRNA从核糖核蛋白颗粒(RNPs)转移到多核糖体。

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ALKBH5和METTL3通过调节m6A水平影响circRNA的生物合成。

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精子携带大量进化上保守的circRNA。

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circRNA在生精细胞和精子中都可以被翻译成蛋白质:LC-MS鉴定了数百个由这类circRNA连接序列编码的多肽。

本研究不仅发现了m6A在编码circRNA生物发生中的新作用,而且发现了一种新的蛋白产物的稳定表达潜在机制,即在没有线性mRNA的情况下,通过产生ORF中含有m6A修饰起始密码子的circRNA,以确保稳定和持久的蛋白表达。

研究数据

本研究中产生的所有原始和处理过的测序数据均已保存至NCBI的GEO和BioProject数据库,项目编号:GSE80353, PRJNA420607, GSM747485, GSE81216, PRJNA448275,PRJNA448271。

RPAD-seq数据已保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号:CNP0000637

参考文献:
Tang, C., Xie, Y., Yu, T. et al. m6A-dependent biogenesis of circular RNAs in male germ cells. Cell Res 30, 211–228 (2020). 
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