何川教授最新Nature文章:基因调控新领域的最新发现

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年2月15日 来源:生物通

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  芝加哥大学的何川(Chuan He)教授是m6A研究领域的权威科学家,近期他的研究组又取得了m6A研究的新进展:他们发现m6A mRNA甲基化在转录组开启,以及动物发育过程中发挥了重要的作用,这一研究成果公布在2月13日的Nature杂志上。

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生物通报道:N6-methyladenosine(m6A)是真核生物mRNA上最常见的一种转录后修饰,介导了超过80%的RNA碱基甲基化。这种可逆的mRNA甲基化修饰非常普遍,出现频率大约是3-5个残基/mRNA。m6A的研究发现开辟了真核生物转录后基因调控的新领域。

芝加哥大学的何川(Chuan He)教授是这一领域的权威科学家,近期他的研究组又取得了m6A研究的新进展:他们发现m6A mRNA甲基化在转录组开启,以及动物发育过程中发挥了重要的作用,这一研究成果公布在2月13日的Nature杂志上。

何川教授主要从事化学生物学、核酸化学和生物学、遗传学等方面的研究。近年来在甲基化修饰,尤其是5hmC和m6A等方面获得了许多重要的发现。迄今已在Nature,Science等国际权威学术期刊发表了大量论文。曾荣获美国癌症研究青年科学家奖,凯克基金会医学研究杰出青年学者奖等多个奖项,并当选为顶级生命医学研究院HHMI研究员。

高等动物在受精后不久,胚胎中的蛋白产生依赖于遗传自母本的mRNA。但此后不久,在母体-合子过渡(maternal-to-zygotic transition, MZT)期间,胚胎激活它自己的基因组时,它将经历一种深刻变化。这个过程是胚胎早期生命中最复杂和精密协调的过程之一,但是至今,影响脊椎动物母体-合子过渡期间时间模式的因素科学家们尚不清楚。

在这篇文章中,研究人员发现超过三分之一的斑马鱼母本mRNA可以通过N6甲基腺苷(m6A)进行修饰调控,而且这些母本mRNA清除过程也是通过m6A结合蛋白:Ythdf2完成的。在斑马鱼胚胎中去除Ythdf2,会减缓了m6A修饰母本mRNA的衰变,并且阻止合子基因组激活。胚胎无法及时启动MZT,就会引发细胞周期停顿,从而整个幼虫出现发育延迟。

这一研究揭示了一种之前未知的作用机制:m6A依赖的RNA衰变过程能调节斑马鱼母体-合子过渡期间母本mRNA的清除,从而指出了m6A mRNA甲基化在转录组开启,以及动物发育过程中发挥的重要作用。

为了观察斑马鱼的分子机制,研究采用了Leica公司的 MZFLIII 荧光显微镜,同时也采用了Illumina的HiSeq 2000进行m6A-seq 索取最新测序平台HiSeq 2500的更多资料

目前人们已经鉴定了特异性识别m6A的蛋白,并对其进行了功能分析。此前的研究显示,m6A是一种细胞加速mRNA代谢和翻译的修饰。在细胞分化、胚胎发育和压力应答等过程中,m6A将mRNA分组进行加工、翻译和衰变,进而指引它们各自的命运。何川教授曾在他的综述文章中指出,m1A(N1-methyladenosine)、m5C(5-methylcytosine)、假尿嘧啶(pseudouridine)与m6A一同形成表观转录组,编码一个控制蛋白质合成的新层面。

m6A分析方法主要是把methyl-RNA免疫沉淀和测序结合起来,称为MeRIP-Seq或者m6A-Seq。这种方法只能将m6A残基定位在100–200 nt的转录本区域中,无法在全转录组水平上鉴定m6A的精确位置。美国康奈尔大学的研究团队在Nature Methods杂志上曾发表了一种名为miCLIP的新技术。这种技术可以很方便的获得单核苷酸分辨率m6A图谱。Nature Methods:RNA甲基化的高分辨率分析生物通:万纹)

原文摘要:

m6A-dependent maternal mRNA clearance facilitates zebrafish maternal-to-zygotic transition
The maternal-to-zygotic transition (MZT) is one of the most profound and tightly orchestrated processes during the early life of embryos, yet factors that shape the temporal pattern of vertebrate MZT are largely unknown. Here we show that over one-third of zebrafish maternal messenger RNAs (mRNAs) can be N6-methyladenosine (m6A) modified, and the clearance of these maternal mRNAs is facilitated by an m6A-binding protein, Ythdf2. Removal of Ythdf2 in zebrafish embryos decelerates the decay of m6A-modified maternal mRNAs and impedes zygotic genome activation. These embryos fail to initiate timely MZT, undergo cell-cycle pause, and remain developmentally delayed throughout larval life. Our study reveals m6A-dependent RNA decay as a previously unidentified maternally driven mechanism that regulates maternal mRNA clearance during zebrafish MZT, highlighting the critical role of m6A mRNA methylation in transcriptome switching and animal development.
 

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