N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine, m6A）是真核生物RNA上含量最为丰富的转录后修饰，具有添加和擦除可逆的特征，已被视为重要的RNA层级表观遗传调控而得到广泛研究。近年来，重复序列（repeat）尤其是逆转录转座子（retrotransposon）在调控早期胚胎发育、多能干细胞特性中的功能受到越来越多的关注，例如long interspersed nuclear element-1（LINE1）RNA就被证明能够招募NCL-KAP1蛋白形成脚手架复合物（scaffold complex），调控二细胞（2-cell, 2C）相关转录本的表达以及rRNA合成【1】。
虽然已有研究证明了m6A通过促进repeat RNA的降解来调控染色质状态和转录活性（Science | 何川/韩大力/高亚威合作发现m6A调控染色质状态和转录）【2】，但m6A在功能性染色质相连RNA（chromatin-associated regulatory RNA, carRNA）的反式调控机制中扮演了怎样的角色尚不明晰。
4月22日，我校沈彬教授和同济大学高绍荣/高亚威团队合作在Protein & Cell在线发表了题为Nuclear m6A reader YTHDC1 regulates the scaffold function of LINE1 RNA in mouse ESCs and early embryos 的研究长文（Research Article）。这项工作揭示了细胞核内的m6A识别蛋白YTHDC1在小鼠胚胎干细胞（embryonic stem cell, ESC）维持和早期胚胎发育中的重要作用，YTHDC1通过结合LINE1 carRNA上的m6A修饰，促进NCL-KAP1蛋白招募到LINE1调控复合物中，从而保障2C相关逆转录转座子上的H3K9me3建立和转录抑制。
该文作者首先发现Ythdc1对于小鼠ESC的自我更新、克隆形成至关重要，且这种作用高度依赖于YTHDC1蛋白识别m6A的能力。深入分析显示， LINE1 RNA上同时有着高度富集的YTHDC1结合及m6A修饰，之前研究已经证明YTHDC1通过识别LINE1 carRNA上甲基转移酶METTL3建立的m6A修饰来促进RNA降解【2】，然而本文作者发现LINE1 carRNA上的一些m6A可能并非依赖于METTL3写入，且这些METTL3非敏感型m6A虽然也能被YTHDC1识别，但其存在并未促进RNA降解。值得注意的是，LINE1 RNA敲降引发的细胞增殖障碍和转录组缺陷同样出现在Ythdc1敲除ESC中，尤其是2C相关基因和逆转座子的上调以及rRNA的下调，而这些表型并未出现在Mettl3敲除ESC中，这说明LINE1 carRNA上的METTL3非敏感型m6A在被YTHDC1识别后很可能影响了LINE1调控染色质状态的scaffold功能。进一步研究发现，YTHDC1与LINE1复合物中的调控因子NCL和KAP1均存在蛋白间相互作用，而Ythdc1的缺失减弱了NCL对LINE1 RNA的结合，并抑制了LINE1复合物靶点上KAP1的招募，造成KAP1介导的H3K9me3建立障碍，使得包括2C相关逆转录转座子在内的位点转录去抑制化。研究者最后证明了YTHDC1对2C相关逆转座子H3K9me3建立和转录抑制的调控同样存在于小鼠囊胚的内细胞团（inner cell mass, ICM）中。
该研究证明了m6A参与了LINE1 RNA对染色质状态的调控，其中YTHDC1作为m6A识别蛋白，促进了carRNA在RNA和染色质交互（cross-talk）中的桥梁作用。这项工作也提示了可能存在更多的RNA转录后修饰调控carRNA功能的机制，为后续carRNA调控转录活性和染色质开放程度的研究提供了新的思路。
原文链接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s13238-021-00837-8
参考文献
[1] Percharde M., Lin C. J., Yin Y., et al. A LINE1-Nucleolin Partnership Regulates Early Development and ESC Identity. Cell, 2018, 174 (2): 391-405 e19
[2] Liu J., Dou X., Chen C., et al. N (6)-methyladenosine of chromosome-associated regulatory RNA regulates chromatin state and transcription. Science, 2020, 367 (6477): 580-586