NAR：一文带你看懂 m6A 修饰上游机制研究

中标的本子也有不少是关于 m⁶A 的青年项目，可见大家的研究水平也是越来越高了。然而对于很多同学来说，m⁶A 还是挺陌生的，今天就一篇 Nucleic Acids Research 的文章给大家讲讲其中的大体思路。文章题目是：SUMOylationof the m⁶A-RNA methyltransferase METTL3 modulates its function。

首先给大家讲讲 m⁶A。N6-腺苷酸甲基化（m⁶A）修饰是 RNA 修饰的一种，mRNA 发生 m⁶A 修饰后可以通过两方面带来生物学效应，一方面是改变局部 RNA 的结构，从而增强蛋白与 RNA 的结合；另一方面可以招募特定的蛋白结合到 m⁶A 修饰的 mRNA 上。研究证实 m⁶A 修饰参与 mRNA 的转录、翻译和降解过程。m⁶A 的修饰过程是由 S-腺苷甲硫氨酸提供甲基，在多聚蛋白甲基转移酶复合物介导下发生的腺苷酸第六位氮原子上的甲基化修饰。

m⁶A 修饰的化学反应

m⁶A 修饰的整个过程是由一系列蛋白参与的。为了方便理解，研究人员将这些蛋白形容为 Writer，Eraser 和 Reader，分别指的是甲基化酶，去甲基化酶和 m⁶A 识别结合蛋白。

M⁶A 的修饰过程

然后再提一下类泛素化（SUMOylation），1996 年，研究人员发现了一个大小约 12KDa 并且与泛素蛋白相似的小分子蛋白，取名为类泛素蛋白（Small Ubiquitin related Modifier，SUMO），SUMO 蛋白是高度保守的蛋白，目前人类体内共发现 4 种 SUMO，分别命名为 SUMO1，2，3，4。

与泛素化类似，SUMO 修饰同样会影响蛋白质的结构，进而影响其稳定性。研究发现某些蛋白的 SUMO 化修饰和泛素化修饰发生在同一个赖氨酸上，这样的 SUMO 化修饰就会通过竞争的作用，抑制其泛素化作用。人类蛋白中大约 25% 的 SUMO 化修饰位点可以同时发生泛素化修饰。在这篇文章中，作者研究的主要内容是 m⁶A 的一个 Writer —— METTL3 的 SUMO 化修饰所带来的影响。

METTL3 能够发生 SUMO 化修饰

既然要研究 METTL3 的 SUMO 化修饰作用，那么肯定先要确定它能发生 SUMO 化修饰作用。作者用 Ni²⁺-NTApull down 的方法^[1,2] 检测 METTL3 是否存在 SUMO 化修饰，结果表明，SUMO1 的修饰作用最强，SUMO2 一般，SUMO3 较弱。

Figure 1A

Senp1 是一个能够移除 SUMO1 修饰的特异性蛋白酶，过表达和敲减 Senp1 能够影响 SUMO1 对 METTL3 的修饰作用。

Figure 1B, 1C

作者随后证明内源性的 METTL3 也是可以发生 SUMO 化修饰的。

Figure 1D

接下来作者又探究了化疗药物对 METTL3 的 SUMO 化修饰是否有影响。结果表明，化疗药物能够诱导 METTL3 的 SUMO 化修饰。此外，低氧、过氧、热应激等条件也可以作为研究对象。

Figure 1E

由于之前的实验都是外转质粒进行，为了证实在天然情况下 METTL3 是否具有 SUMO 化修饰，接下来，作者用免疫沉淀的方法证明了内源性 METTL3 也能发生 SUMO 化修饰。

Figure 1F, 1 G

METTL3 的 SUMO 化修饰位点

首先用 SUMOplot 预测了潜在的位点，然而突变实验表明，预测的位点都不对。于是作者只好对 METTL3 蛋白所有的赖氨酸位点都进行了突变实验，最终找到了 4 个主要位点。

Figure 2

METTL3 的 SUMO 化修饰不影响其蛋白质稳定性、细胞内定位以及其与 METTL14、WTAP 的相互作用，只影响其作为 m⁶A 甲基化转移酶的活性

前面我们提到，SUMO 化修饰对蛋白质的功能结构会产生影响，但具体产生何种影响是需要进一步的研究的。作者首先证实了 METTL3 的 SUMO 化修饰不影响其蛋白质稳定性、细胞内定位以及其与 METTL14、WTAP 的相互作用。

Figure 3

接下来证明了 METTL3 的 SUMO 化修饰抑制其作为 m⁶A 甲基化转移酶的活性。

Figure 4

体内外实验证明 METTL3 的 SUMO 化修饰通过影响 m⁶A 修饰，影响肿瘤的生长。

Figure 5

测序研究 METTL3 的 SUMO 化修饰究竟影响了哪些基因的 m⁶A 修饰。

Figure 6

整个研究从机制入手，最后落实到问题临床上，思路是非常完整的，最后的测序分析也可以为之后的研究作铺垫。也为我们提供了研究 m⁶A 修饰上游机制的相关思路。

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参考资料：

[1] SUMO1modification of PTEN regulates tumorigenesis by controlling its associationwith the plasma membrane.

[2] PTEN regulation by Akt-EGR1-ARF-PTEN axis.

2024 年度国自然医学部 50 大科研热点中标数统计如下：