揭秘神经发育过程中m6A-RNA甲基化与组蛋白修饰间的关系-1

文章导读
表观转录组学的研究在生物发育和疾病相关性等方面正越来越引起人们的关注。其中m6A修饰的研究是表观转录组学研究的一大热点。研究表明，m6A标签在mRNA和lncRNA中超过10,000种，并且m6A参与mRNA的转录后修饰也成为基因表达中的一种重要的调控机制。m6A的在基因表达调控方面功能作用已被广 泛研究，但它在生物水平上发展的重要性仍在很大程度上不为人所知。

Nature neuroscience（IF=20.071）上一篇题目为N6-methyladenosine RNA modification regulates embryonic neural stem cell self-renewal through histone modifications的文章。本文结合m6A-seq, RNA-seq, ChIP-seq等多种技术探究了RNA甲基化修饰在调节组蛋白修饰终影响小鼠胚胎神经干细胞的增殖与分化过程，为从表观遗传学层面调控胚胎神经干细胞发育的研究提供了新的方向。小编今 天将对这篇结合了多种分子生物学研究手段的文章进行系统的解析。

发表期刊：Nature Neuroscience
影响因子：20.071
实验方法:  m6A-seq, RNA-seq, ChIP（以上服务云序均可提供）
文章链接：N6-methyladenosine RNA modification regulates embryonic neural stem cell self-renewal through histone modifications
研究内容
(1) Mettl14基因敲除降低NSC增殖并促进NSC提前分化
作者利用基因工程技术获得了正常小鼠Mettl14f/f（CK）、敲除Mettl14基因的纯合小鼠Mettl14f/f;Nestin-Cre (Mettl14-cKO)和杂合小鼠Mettl14f/+;Nestin-cre。对这三组小鼠的神经球进行体外培养，通过TLC分析不同组中的m6A水平，Mettl14-cKO中的m6A水平极低，得到进行m6A在NSC中功能研究的理想株系。作者进行了E14.5时期的体外神经元培养，检测Mettl14f/f、Mettl14f/f;Nestin-Cre 和Mettl14f/+;Nestin-cre的神经元数量与大小，检测到Mettl14-cKO中神经元的大小为对照组的55%。对NSC细胞数量的统计证明了Mettl14-cKO的NSC的增殖能力明显下降。通常细胞增殖力下降往往伴随着细胞的分化提前，作者对三个株系的NSCs进行Tuj1（神经元分化微管蛋白）染色，结果显示Mettl14-cKO NSCsTuj1+是对照组的6.2倍。这些数据说明Mettl14-cKO相比于对照组NSCs的增殖水平下降且分化提前。

（2）Mettl14-cKO小鼠大脑皮层RGC池的大小减少并促进神经干细胞分化

接着作者在E15.5 ，E17.5小鼠的大脑皮层进行不同标记染色，Mettl14-cKO中BrdU+（检测细胞增殖的分子标记物）细胞较CK减少19%和40%；磷酸组蛋白H3 （PH3，有丝分裂标记物）的细胞减少44%和45%；Pax6+（胚胎发育中重要的调控因子）的数量减少了14%和45%。说明E15.5 ，E17.5时期Mettl14-cKO小鼠大脑皮层神经干细胞的增殖能力下降，该结果与体外结果一致。

IdU（标记正在增殖的细胞）和BrdU皮质切片双染色评估细胞周期进程，测定IdU+BrdU -的百分比（代 表增殖细胞和已经离开s期的细胞）。E15.5和E17.5 Mettl14-cKO与CK相比，分别下降了38%和43%，表明Mettl14的丢失扰乱了正常的RGC细胞周期进程。E15.5和E17.5时期Mettl14-cKO小鼠的BrdU+Ki67-（标记增殖周期中的细胞）皮质切片染色信号分别减少50%和39%，说明正常RGC细胞增殖周期需要Mettl14的调节，Mettl14-cKO小鼠皮层RGC池明显减少。

为评估伴随着细胞增殖减缓，RGC在皮层中是否发生过早分化，作者用Tbr2（参与皮质细胞分化）和Neurod2 (ND2，神经系统的细胞分化)对E15.5和E17.5时期Mettl14-cKO小鼠的大脑皮层进行检测。在E15.5和E17.5时，在Mettl14-cKO小鼠大脑皮层始终可见ND2+Tbr2+细胞斑块，但在相同阶段的对照组小鼠中却不存在。以上数据说明Mettl14-cKO小鼠大脑皮层RGC池的大小减少并伴随着神经干细胞提前分化。此结果与体外NSCs的发育特征一致。