史源鈞，米思遠(yuǎn)，俞 英

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100193)

畜禽擁有許多復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)性狀，近十余年來(lái)，研究者已通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析等方式鑒定到了大量與這些經(jīng)濟(jì)性狀密切相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)位點(diǎn)，但是這些位點(diǎn)大多數(shù)位于基因組的非編碼區(qū)[1-3]?；蚪M的遺傳信息通過(guò)何種方式影響畜禽的復(fù)雜性狀仍未得到全面地闡明。生物中心法則指出，遺傳信息由DNA流向RNA，最后流向蛋白質(zhì)，在這一過(guò)程中往往伴隨著復(fù)雜的調(diào)控模式。RNA作為遺傳物質(zhì)表達(dá)過(guò)程中最為重要的中間環(huán)節(jié)，有160余種RNA修飾被報(bào)道，這些修飾主要參與基因的轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控過(guò)程[4]，如N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine，m6A)、N1-甲基腺嘌呤(N1-methyladenosine，m1A)[5]及5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，m5C)[6]等修飾(圖1)[7]。其中，m6A在真核生物RNA修飾中豐度最高且具有較高的保守性，其最早在1974年被發(fā)現(xiàn)于真核生物mRNA及l(fā)ncRNA中[8]。研究發(fā)現(xiàn)，m6A修飾廣泛分布于人類細(xì)胞中超7 000個(gè)mRNAs及300個(gè)lncRNAs中[9]。據(jù)估計(jì)，分離出的RNA中m6A甲基化修飾的量占總腺苷量的0.1%～0.4%(即每條mRNA有3～5個(gè)m6A修飾位點(diǎn))，且主要在終止密碼子、3′-端及內(nèi)部長(zhǎng)外顯子中富集[10]。此外，近期研究發(fā)現(xiàn)，被修飾的RNA含有共有基序RRACH(R=A/G,H=A/C/U)[11]。目前，人類及模式生物上大量的研究已經(jīng)表明，m6A廣泛參與生長(zhǎng)發(fā)育、代謝及炎癥反應(yīng)等相關(guān)過(guò)程[11-12]。作者就哺乳動(dòng)物m6A研究的最新前沿動(dòng)態(tài)進(jìn)行了闡述，并重點(diǎn)探討了m6A對(duì)于畜禽復(fù)雜經(jīng)濟(jì)性狀的意義及相關(guān)應(yīng)用前景。

圖1 RNA常見修飾方式及其常見位置(修改自[7])Fig.1 Overview of common nucleotide modifications on RNA (modified from[7])

1 m6A修飾的分子機(jī)制

m6A甲基化修飾是RNA中腺嘌呤上第6位的氨基發(fā)生甲基化的一種修飾方式，在生物體內(nèi)是一個(gè)可逆的過(guò)程，在細(xì)胞核內(nèi)由甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物(writers)、去甲基化酶(erasers)共同作用，以調(diào)控m6A在RNA上修飾的位點(diǎn)及豐度，并由讀取蛋白(readers)調(diào)節(jié)RNA可變剪接、出核運(yùn)輸、翻譯及降解過(guò)程(圖2)。

圖2 m6A甲基化修飾機(jī)制Fig.2 The mechanism of m6A methylation

1.1 m6A甲基化酶復(fù)合物

研究顯示，m6A甲基化主要由S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine,SAM)作甲基供體，通過(guò)大型甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物(m6A methyltransferase complex,MTC)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)甲基化過(guò)程。 MTC由甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3(methyltransferase-like 3)和METTL14(methyltransferase-like 14)組成的功能性異源二聚體為催化核心，由WTAP(Wilm’s tumour-1-associated protein)蛋白作其載體，最后由其他相關(guān)蛋白因子如KIAA1429、RBM15等共同完成m6A甲基化的過(guò)程[13]。在這個(gè)大型MTC中，METTL3可以催化SAM，將甲基由SAM轉(zhuǎn)移至腺苷酸上；METTL14作為METTL3的同源物，可以穩(wěn)定METTL3的空間構(gòu)象保持其生物活性，并識(shí)別可甲基化的RNA，促進(jìn)甲基化過(guò)程[14]。WTAP作為甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物中第3個(gè)關(guān)鍵組成成分，募集由METTL3和METTL14組成的異源二聚體；同時(shí)還可以募集可甲基化的mRNA及l(fā)ncRNA，并加速甲基化過(guò)程[15]。研究證明，在HeLa細(xì)胞中敲低METTL3，m6A修飾水平降低了30%；同樣，敲低METTL14或WTAP，HeLa細(xì)胞整體m6A修飾水平均有不同程度的下降[9]。雖然三者甲基化活性相對(duì)偏低，但因其相結(jié)合形成穩(wěn)定的復(fù)合物后可顯著提升彼此的甲基化活性，由METTL3、METTL14及WTAP組成的MTC甲基化活性顯著升高[16]。此外，METTL3和METTL14的同源物METTL16也可利用SAM單獨(dú)完成m6A甲基化過(guò)程[11]。一般情況下，m6A甲基化過(guò)程需要在細(xì)胞核內(nèi)完成，但在一些特殊情況下(如病毒的復(fù)制)也可在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)完成[17]。

1.2 m6A去甲基化酶

m6A去甲基化酶主要功能是去除受m6A修飾RNA上的甲基基團(tuán)。目前已被發(fā)現(xiàn)的m6A去甲基化酶只有ALKBH5(ALKB homolog 5)和FTO(又名ALKBH9,ALKB homolog 9) 2種。 由于ALKBH9最早被發(fā)現(xiàn)與肥胖有關(guān)，因此命名為FTO(fat mass obesity associate)[18]，二者同屬ALKB族蛋白，且在發(fā)揮作用時(shí)都需要氧氣及二價(jià)鐵的參與[19],但二者在去甲基化的機(jī)制上有所不同。ALKBH5主要在細(xì)胞核內(nèi)富集，除去甲基化外還可調(diào)節(jié)mRNA的加工、代謝及出核運(yùn)輸[20],其去甲基化過(guò)程一步完成，不產(chǎn)生任何中間體[21]。而FTO在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的去甲基化過(guò)程中主要通過(guò)分步氧化的方式完成：首先將甲基(m6A)氧化成羥甲基(N6-羥甲基腺苷，hm6A)；之后再將其進(jìn)一步氧化成甲?；?N6-甲?；佘?，f6A)；最后在多種酶的作用下還原成腺苷[22]。這種方式從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看反應(yīng)更容易進(jìn)行，F(xiàn)TO通過(guò)分步氧化甲基，不斷加大修飾基團(tuán)與腺苷之間的極性，更利于修飾基團(tuán)的脫除。此外，F(xiàn)TO還可以調(diào)節(jié)前體mRNA的剪切[23-24]。

1.3 m6A讀取蛋白

m6A讀取蛋白主要由YTH域蛋白組成，包括2個(gè)亞型：YTHDFs(YTH domain family proteins)和YTHDCs(YTH domain containing proteins)。YTHDFs主要包括3種蛋白：YTHDF1、YTHDF2和YTHDF3;YTHDCs主要包括2種蛋白：YTHDC1和YTHDC2[25]。此外，除YTH域蛋白外，m6A讀取蛋白也包括eIF3和hnRNPs等多種蛋白。除了少部分讀取蛋白在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用外，大多數(shù)作用場(chǎng)所在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。對(duì)于YTHDFs蛋白而言，不同的YTHDF蛋白會(huì)結(jié)合到不同的m6A修飾區(qū)域上[26]，并影響下游被修飾RNA的可變剪接、翻譯、降解及RNA穩(wěn)定性[27]。 從實(shí)際功能上看，YTHDF1、YTHDF3、YTHDC2及eIF3蛋白可誘導(dǎo)經(jīng)m6A甲基化修飾的mRNA進(jìn)行翻譯。但由于m6A甲基化在終止密碼子附近富集，遠(yuǎn)離翻譯起始位點(diǎn)[28]，m6A對(duì)mRNA翻譯的促進(jìn)作用僅存在于可環(huán)化的RNA中[29]，其原因可能是由于mRNA發(fā)生環(huán)化后，終止密碼子和起始密碼子相鄰導(dǎo)致m6A可促進(jìn)mRNA的翻譯。 此外，YTHDF2、YTHDF3、YTHDC1及YTHDC2可將m6A誘導(dǎo)至P-body[30]，并募集CCR4-NOT復(fù)合物，將轉(zhuǎn)錄本腺苷酸化并降解[31]。在熱應(yīng)激情況下，YTHDF2可轉(zhuǎn)移至核內(nèi)，通過(guò)限制去甲基化酶FTO的去甲基化過(guò)程來(lái)維持體內(nèi)m6A甲基化水平的穩(wěn)定[32]。由于被m6A修飾的mRNA區(qū)域通常缺乏二級(jí)結(jié)構(gòu)，致使YTHDC1與hnRNP有利于與其結(jié)合從而發(fā)生選擇性剪切[33-34]。

2 m6A修飾的檢測(cè)技術(shù)

為檢測(cè)m6A修飾整體及特異位點(diǎn)的豐度，研究者基于液相色譜、質(zhì)譜、免疫沉淀及測(cè)序等多種技術(shù)手段開發(fā)出了定量、定點(diǎn)的m6A甲基化修飾檢測(cè)方法(圖3)。考慮到試驗(yàn)的高效性及準(zhǔn)確性，目前針對(duì)m6A的定量分析主要有Dot Blot法[35]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)及基于液質(zhì)聯(lián)用優(yōu)化出的高效液相色譜-串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜技術(shù)(LC-MS/MS)[36]等方法。m6A整體豐度的改變只能在一定程度上說(shuō)明m6A修飾發(fā)生變化，但若是在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)整體豐度無(wú)明顯變化并不能說(shuō)明m6A修飾無(wú)變化，有可能是部分修飾位點(diǎn)發(fā)生變化而整體豐度變化不明顯[37]，因此，需要在后續(xù)針對(duì)m6A修飾的位點(diǎn)及單基因m6A修飾的變化進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)。目前，對(duì)于m6A位點(diǎn)的定位檢測(cè)主要有基于免疫沉淀技術(shù)及測(cè)序技術(shù)的m6A測(cè)序[9](m6A-seq)、m6A免疫沉淀測(cè)序[10](methylated RNA immunoprecipitation sequencing,MeRIP-seq)、m6A單核苷酸分辨率交聯(lián)與免疫沉淀定位法[38](methylation individual-nucleotide-resolution crosslinking and immunopre-cipitation,miCLIP)等技術(shù)。而針對(duì)單基因的檢測(cè)主要是甲基化RNA免疫共沉淀實(shí)時(shí)熒光定量PCR(methylated RNA immunoprecipitation quantitative Real-time PCR,MeRIP-qPCR)和利用m6A位點(diǎn)進(jìn)行特異性切割及放射性標(biāo)記后再進(jìn)行連接輔助萃取和薄層層析方法(site-specific cleavage and radioactive-labeling followed by ligation-assisted extraction and thin-layer chromatography,SCARLET)2種，但二者存在著不同的優(yōu)缺點(diǎn)。MeRIP-qPCR操作簡(jiǎn)便但精度不足，無(wú)法定位到單堿基；SCARLET可定位到單堿基水平但其操作繁瑣，不適合大范圍使用[39]。近幾年，研究者開發(fā)出了一系列不需要抗體的單基因檢測(cè)技術(shù)，如基于單堿基延伸和連接的qPCR法[40](single-base elongation- and ligation-based qPCR amplification method,SELECT)和FTO輔助的化學(xué)交聯(lián)法[41](FTO-assisted chemical labeling method,m6A-SEAL)等。此外，單分子實(shí)時(shí)測(cè)序(single molecule Real-time seqencing,SMRT-seq)[42-43]和單分子納米孔測(cè)序[44]也為RNA修飾的檢測(cè)提供了新的可能。

圖3 m6A主要檢測(cè)方法Fig.3 The main detection techniques of m6A

3 m6A修飾在動(dòng)物復(fù)雜性狀方面的研究

3.1 m6A調(diào)控動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育

由于m6A在生物體內(nèi)分布極為豐富，近年來(lái)關(guān)于m6A對(duì)動(dòng)物體生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究也越來(lái)越多。研究表明，m6A甲基化修飾對(duì)脂肪的形成起到了關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用，在脂肪組織中m6A去甲基化酶FTO及讀取蛋白YTHDF2均可通過(guò)介導(dǎo)ATG5、ATG7轉(zhuǎn)錄本m6A修飾豐度影響其轉(zhuǎn)錄本豐度和脂肪前體細(xì)胞自噬過(guò)程，最終調(diào)節(jié)脂肪組織的形成[45]。在家養(yǎng)動(dòng)物上，斷奶仔豬飼糧中添加支鏈氨基酸(branched-chain amino acids,BCAA)可顯著下調(diào)腹側(cè)、背側(cè)及肝臟脂肪組織中m6A的總體豐度，從而影響其脂質(zhì)代謝及沉積[46]。在肌肉發(fā)育的不同階段m6A修飾也發(fā)揮了重要的調(diào)控作用，如在骨骼肌發(fā)育相關(guān)通路中大量蛋白轉(zhuǎn)錄本均受到不同程度m6A修飾的調(diào)控，隨著骨骼肌的發(fā)育，m6A讀取蛋白胰島素樣生長(zhǎng)因子2 mRNA結(jié)合蛋白1(insulin-like growth factor 2 mRNA-binding protein 1，IGF2BP1)表達(dá)量在不斷降低，為了證明該過(guò)程中m6A修飾發(fā)揮了關(guān)鍵作用，研究人員在成肌細(xì)胞中分別敲降IGF2BP1以及m6A讀取蛋白METTL14，發(fā)現(xiàn)肌細(xì)胞出現(xiàn)了類似表型變化[47]。此外，在動(dòng)物表皮mRNA的m6A修飾差異同樣顯著影響到皮膚組織及動(dòng)物絨毛的發(fā)育[48-49]。

研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物性情對(duì)動(dòng)物經(jīng)濟(jì)性狀及動(dòng)物福利有顯著影響[50]，在近期對(duì)神經(jīng)發(fā)育及疾病的研究中同樣證明了m6A對(duì)大腦發(fā)育、衰老及阿爾茲海默癥有重要影響。據(jù)報(bào)道，5XFAD阿爾茲海默癥小鼠3′-端非編碼區(qū)m6A水平顯著低于野生型對(duì)照小鼠，而這些差異甲基化區(qū)域內(nèi)的基因參與了在阿爾茨海默癥發(fā)病過(guò)程中受到影響的生物過(guò)程，如突觸傳遞和離子轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)等[51]，因此，在今后m6A修飾對(duì)畜禽神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的影響同樣值得關(guān)注。

3.2 m6A對(duì)于畜禽繁殖的影響

在畜禽繁殖及發(fā)育中同樣發(fā)現(xiàn)m6A發(fā)揮了重要作用。研究表明，m6A甲基化修飾及其相關(guān)調(diào)控因子在誘導(dǎo)豬多能干細(xì)胞(porcine induced pluripotent stem cells,piPSCs)分化中發(fā)揮了重要的調(diào)控作用。由于Janus激酶2(Janus kinase 2，JAK2)和細(xì)胞因子信號(hào)抑制劑3(suppressor of cytokine signaling 3，SOCS3)轉(zhuǎn)錄本的3′-端存在m6A修飾，METTL3缺失會(huì)導(dǎo)致JAK2和SOCS3轉(zhuǎn)錄本m6A水平降低。由于這2種基因編碼的蛋白在JAK2-STAT3通路中發(fā)揮了重要作用，其表達(dá)量的下降進(jìn)一步導(dǎo)致了JAK2-STAT3通路的沉默，從而阻斷Kruppel樣因子4(kruppel like factor 4，KLF4)和SRY轉(zhuǎn)錄因子2(SRY-box transcription factor 2，SOX2)基因的轉(zhuǎn)錄，而這2種基因編碼的蛋白在維持細(xì)胞多能性及自我更新中發(fā)揮了重要作用，其缺失會(huì)顯著影響piPSCs的自我更新并誘導(dǎo)其發(fā)生分化[52]。此外，在正常生殖細(xì)胞的發(fā)育過(guò)程中m6A甲基化修飾同樣起到了重要的調(diào)控作用，如m6A對(duì)卵泡的發(fā)育過(guò)程(外層顆粒細(xì)胞對(duì)卵泡的發(fā)育、成熟及排卵)有重要的調(diào)控作用[53]。而在顆粒細(xì)胞中m6A存在高豐度的修飾，且修飾豐度會(huì)隨著卵泡的發(fā)育發(fā)生動(dòng)態(tài)的變化，在顆粒細(xì)胞增殖、類固醇分泌及卵泡發(fā)育過(guò)程中，顆粒細(xì)胞內(nèi)參與m6A甲基化修飾的基因均出現(xiàn)顯著的差異表達(dá)[54]。

3.3 m6A對(duì)畜禽熱應(yīng)激的影響

近幾十年來(lái)，全球變暖導(dǎo)致世界各地出現(xiàn)了持續(xù)性高溫及頻繁的極端炎熱天氣，由于奶牛、豬及家禽等家養(yǎng)動(dòng)物受熱應(yīng)激的影響較大，給養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)了巨大的損失。研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄組m6A甲基化水平會(huì)隨著熱應(yīng)激的發(fā)生而出現(xiàn)顯著變化，而KEGG通路富集分析顯示，這些差異m6A修飾的基因主要富集在Wnt、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-beta，TGF-β)等與應(yīng)激響應(yīng)和脂質(zhì)代謝相關(guān)的通路[55]。m6A甲基化調(diào)節(jié)了熱休克蛋白(heat shock proteins,HSPs)基因的表達(dá)，而m6A修飾的HSPs轉(zhuǎn)錄本的差異表達(dá)可能取決于m6A位點(diǎn)及其豐度[56]，一方面，隨著熱應(yīng)激的發(fā)生，m6A甲基化相關(guān)調(diào)控因子表達(dá)量升高，導(dǎo)致熱休克蛋白(HSP70、HSP90、HSP110)轉(zhuǎn)錄本m6A甲基化水平和表達(dá)量出現(xiàn)明顯上升，從而影響動(dòng)物對(duì)于熱應(yīng)激的反應(yīng)[57]；另一方面，熱應(yīng)激提升了部分mRNA的5′-端非編碼區(qū)m6A甲基化修飾豐度，增強(qiáng)了mRNA的翻譯。值得注意的是，在此過(guò)程中m6A甲基化讀取蛋白YTHDF2從細(xì)胞質(zhì)內(nèi)幾乎全部遷移至細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用，且在熱應(yīng)激發(fā)生后，YTHDF2蛋白表達(dá)水平與HSP70出現(xiàn)了同步上調(diào)，細(xì)胞m6A甲基化豐度增加了近4倍[32]。此外，熱應(yīng)激會(huì)影響畜禽的生產(chǎn)性狀，當(dāng)仔豬發(fā)生熱應(yīng)激反應(yīng)后，肝臟及腹部脂肪組織中m6A甲基化相關(guān)調(diào)節(jié)因子的表達(dá)水平出現(xiàn)顯著上調(diào)，參與脂肪代謝相關(guān)基因的表達(dá)量出現(xiàn)了顯著上升。在此過(guò)程中，肝臟及腹部脂肪組織中脂肪代謝基因轉(zhuǎn)錄本可能受到m6A甲基化的調(diào)節(jié)，從而影響了仔豬后續(xù)脂肪的沉積[58]。同時(shí)，生物為了應(yīng)對(duì)熱應(yīng)激，在生命早期可通過(guò)m6A去甲基化酶FTO影響腦營(yíng)養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)轉(zhuǎn)錄本m6A甲基化修飾豐度，進(jìn)而影響其表達(dá)量，從而改變生物后期對(duì)熱應(yīng)激的反應(yīng)[59]。而BDNF作為體內(nèi)含量最多的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，其廣泛存在于中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)中[60]，對(duì)生物神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、精神疾病及某些癌癥均有重要影響[61-62]。

3.4 m6A對(duì)于炎癥反應(yīng)及癌癥的調(diào)控

越來(lái)越多的研究表明，m6A修飾在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。引起炎癥反應(yīng)的病原因素主要有病毒和細(xì)菌兩大類，如許多編碼抗病毒蛋白的干擾素刺激基因(interferon stimulating genes，ISGs)的轉(zhuǎn)錄本被m6A修飾，m6A的修飾促進(jìn)某些ISGs的翻譯，增強(qiáng)干擾素的抗病毒作用[63]；但也有研究表明，病毒自身的m6A甲基化修飾可通過(guò)抑制雙鏈RNA(double-stranded RNA，dsRNA)的形成，削弱Rig樣受體(Rig-like receptors，RLRs)對(duì)病毒的識(shí)別，從而促進(jìn)病毒的免疫逃逸[64]。此外，在某些DNA病毒感染下，m6A調(diào)節(jié)因子hnRNPA2B1可識(shí)別病毒DNA促進(jìn)m6A修飾，從而觸發(fā)先天免疫反應(yīng)[65]。在對(duì)家畜的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，豬流行性腹瀉病毒受到大量m6A修飾的調(diào)控，宿主甲基化酶METTL3、METTL14及去甲基化酶FTO對(duì)病毒RNA的m6A修飾起到了重要的調(diào)節(jié)作用，讀取蛋白YTHDF可通過(guò)影響病毒RNA的穩(wěn)定性從而影響病毒的復(fù)制，該研究證明在病毒感染后，宿主通過(guò)下調(diào)去甲基化酶FTO使宿主m6A修飾豐度提高[66]。近期對(duì)于2019新型冠狀病毒(COVID-19)的研究發(fā)現(xiàn)，新型冠狀病毒具有m6A修飾，且病毒m6A豐度降低，可促進(jìn)其與RIG-Ⅰ的結(jié)合，并增強(qiáng)宿主細(xì)胞下游先天免疫信號(hào)通路和炎癥基因表達(dá)，且新型冠狀肺炎重癥患者m6A甲基化酶顯著偏低[67]。

細(xì)菌引起的機(jī)體炎癥反應(yīng)可引起機(jī)體m6A水平的改變。當(dāng)細(xì)菌感染小鼠角膜后，角膜組織可通過(guò)提高甲基化酶METTL3的表達(dá)量而提高其整體甲基化水平，從而起到抗感染的作用[68]。除此之外，在動(dòng)物腸道中也有相似發(fā)現(xiàn)，腸毒性大腸桿菌感染后，機(jī)體可通過(guò)“FOXO6-METTL3-m6A-GPR161信號(hào)通路”提高M(jìn)ETTL3基因的表達(dá)水平，從而提高m6A修飾豐度，促進(jìn)腸防御素的表達(dá)[69]。

在對(duì)癌癥的研究中發(fā)現(xiàn)，m6A修飾對(duì)肺癌、胃癌、胰腺癌、肝癌、急性髓系白血病等多種癌癥都有重要影響[70]。針對(duì)m6A去甲基化酶FTO及甲基化酶METTL3在急性髓系白血病中的異常表達(dá)，已有課題組開發(fā)出了一系列小分子靶向藥物，使m6A的研究具有臨床意義[71-73]。

3.5 m6A修飾調(diào)控蛋白與畜禽經(jīng)濟(jì)性狀關(guān)系

研究表明，畜禽m6A修飾豐度的高低對(duì)其經(jīng)濟(jì)性狀會(huì)產(chǎn)生較大影響，m6A修飾對(duì)畜禽繁殖、生長(zhǎng)和抗應(yīng)激等多方面均有重要意義，部分相關(guān)研究結(jié)果見表1。

表1 m6A修飾與畜禽經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)系

續(xù)表

4 m6A甲基化修飾與其他表觀修飾之間的聯(lián)系

除m6A對(duì)于RNA代謝的調(diào)控外，其他表觀修飾形式與m6A之間同樣存在緊密聯(lián)系，如磷酸化、類泛素化修飾對(duì)m6A相關(guān)蛋白因子的調(diào)控、m6A對(duì)非編碼RNA的調(diào)控及組蛋白修飾與m6A之間的互作。研究發(fā)現(xiàn)，在m6A對(duì)RNA調(diào)控的基礎(chǔ)上，m6A去甲基化酶ALKBH5及讀取蛋白YTHDF2也存在翻譯后的類泛素化修飾調(diào)控。一方面，經(jīng)類泛素化修飾后的YTHDF2對(duì)于m6A修飾的RNA具有更強(qiáng)的親和力，可促進(jìn)其降解[87]，而m6A去甲基化酶ALKBH5在經(jīng)磷酸化及類泛素化修飾之后活性顯著降低，并使DNA損傷修復(fù)相關(guān)蛋白表達(dá)量提高，減小了活性氧對(duì)DNA造成的損傷[88]；另一方面，m6A不僅在mRNA中發(fā)揮作用，同時(shí)還可影響非編碼RNA的剪接、折疊及成熟。在lncRNA中，m6A修飾可通過(guò)改變RNA構(gòu)象增強(qiáng)其與異質(zhì)性核糖核蛋白C(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein C，HNRNPC)的結(jié)合能力，并促進(jìn)其成熟[34]。在細(xì)胞對(duì)miRNA的加工中也有類似發(fā)現(xiàn)，RNA結(jié)合蛋白HNRNPA2B1(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A2/B1)可特異性識(shí)別m6A并與其所在RNA片段結(jié)合，誘導(dǎo)pri-miRNA成熟[89]。

m6A甲基化修飾與組蛋白修飾之間聯(lián)系最為密切，組蛋白修飾作為經(jīng)典的表觀修飾途徑之一，對(duì)于生物生長(zhǎng)發(fā)育、疾病發(fā)生、炎癥及癌癥均有顯著影響。研究發(fā)現(xiàn)，H3K36me3的富集峰與m6A在轉(zhuǎn)錄本中的富集峰在分布上趨于一致，H3K36me3可被METTL14識(shí)別并直接結(jié)合，隨后在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中促進(jìn)甲基化酶復(fù)合物與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合，進(jìn)而在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中引導(dǎo)m6A在轉(zhuǎn)錄本中沉積[90]。m6A對(duì)組蛋白的修飾同樣具有顯著影響，如m6A水平下降可引起細(xì)胞中H3K27me2水平的整體下降[59]；m6A甲基化讀取蛋白YTHDF2能抑制白細(xì)胞介素6(interleukin 6，IL-6)基因啟動(dòng)子區(qū)H3K27me3的去甲基化過(guò)程，影響炎癥因子的表達(dá)，從而影響細(xì)菌對(duì)宿主細(xì)胞的侵染過(guò)程[91]。上述研究不僅將m6A修飾與生物生命活動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，更證明了m6A修飾與各種表觀修飾之間的相互作用，豐富了表觀遺傳調(diào)節(jié)過(guò)程。

5 展 望

m6A作為RNA上豐度最高的表觀修飾形式，在人類及模式生物中已經(jīng)開展了大量的研究工作，m6A已被證實(shí)在生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖及免疫等眾多生物過(guò)程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用。因此，m6A可能會(huì)影響畜禽生長(zhǎng)發(fā)育等很多過(guò)程，m6A在畜禽復(fù)雜性狀形成中所發(fā)揮的作用及m6A與其他表觀修飾間的互作有待進(jìn)一步深入探究。盡管目前m6A測(cè)序仍然存在費(fèi)用昂貴、高通量測(cè)序所需的RNA起始量較多等缺陷，但相信在不久后的將來(lái)，隨著測(cè)序技術(shù)的不斷改進(jìn)與提升，畜禽上m6A方面的數(shù)據(jù)將得到不斷擴(kuò)充，這將有助于今后對(duì)畜禽繁殖過(guò)程的解析及遺傳改良策略的優(yōu)化。