來源：分子細胞卓越中心 2022-12-14 16:26
本研究揭示了神經元發育中lncRNA的m6A動態修飾通過穩定RNA結合蛋白調控mRNA翻譯的功能。
近日，Cell Reports在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）鮑嵐研究組的最新研究進展（m6A-modified lincRNA Dubr is required for neuronal development by stabilizing YTHDF1/3 and facilitating mRNA translation）。該研究揭示了長鏈非編碼RNA (lncRNA) Dubr的m6A修飾通過穩定YTHDF1/3復合體以及其介導的mRNA翻譯從而調控軸突生長和神經元遷移的分子機制。
神經元作為一類高度特化的細胞，具有復雜的樹突和軸突。神經元胞體中的mRNA可以運輸至樹突和軸突，并通過mRNA局部動態翻譯合成新蛋白，參與調控神經元發育以及神經網絡的建立。前期研究發現，初級感覺神經元軸突中富集microRNAs（miRNAs），同時通過調控軸突中的局部翻譯并參與軸突延伸（Wang et al., Cell Reports, 2015；Wang & Bao, Journal of Molecular Cell Biology, 2017）。最近的研究發現，軸突富集的lncRNA ALAE通過競爭RNA結合蛋白 KHSRP并與Gap43 mRNA相互作用，從而調節軸突局部翻譯和參與軸突生長（Wei et al., Cell Reports, 2021）。上述研究表明，非編碼RNA在神經元的發育中發揮重要調控作用。
RNA甲基化修飾是數百種RNA修飾中普遍和富集的修飾。N6-腺苷酸甲基化（N6-methyladenosine，m6A）是其中豐度最高的動態修飾，參與RNA代謝、剪接、翻譯、出核和運輸等重要細胞生物學過程。已有研究表明，m6A甲基化修飾在哺乳動物大腦中高度富集，同時在早期神經元分化、生長以及學習記憶等方面均發揮重要作用。盡管最近的研究提示lncRNA調控神經元軸突發育（Wei et al., Cell Reports, 2021），但對這些lncRNA是否存在m6A修飾以及m6A修飾在lncRNA參與神經發育中的功能與作用機制知之甚少。
本研究對小鼠背根神經節（DRG）組織中的m6A-CLIP數據和不同組織發育測序的數據進行整合分析，發現lncRNA Dubr被 m6A高度修飾且在神經系統發育早期高表達。利用小鼠體外DRG組織培養、神經元微流小室分隔培養以及胚胎電轉等方法，研究發現敲減Dubr可以阻礙DRG神經元的軸突生長以及導致皮層神經元遷移和軸突投射缺陷，而將Dubr的m6A修飾位點突變后則無法挽回神經元的發育缺陷。進一步，研究顯示，Dubr通過m6A修飾位點與m6A閱讀蛋白YTHDF1和YTHDF3相互作用，同時敲減Dubr或突變Dubr的m6A位點可以加速YTHDF1和YTHDF3蛋白進入蛋白酶體依賴的降解途徑，最終導致蛋白水平顯著下降。同時，Dubr、YTHDF1和YTHDF3均能調控與神經元發育相關分子Calmodulin和Tau的mRNA翻譯，且Dubr通過m6A甲基化促進YTHDF1/3蛋白復合體的穩定來維持Calmodulin和Tau的mRNA翻譯并促進感覺神經元的軸突生長和皮層神經元的正確遷移。
本研究揭示了神經元發育中lncRNA的m6A動態修飾通過穩定RNA結合蛋白調控mRNA翻譯的功能。該研究加深了關于非編碼RNA上m6A動態修飾功能和機制的認知，并為探究神經系統發育的復雜調控機制提供了新視角。
m6A修飾的lncRNA Dubr通過穩定YTHDF1/3復合體和促進mRNA翻譯參與調控神經元的發育
