RNA m6A甲基化对基因表达的调控作用强于DNA 5mC甲基化：基于牛和羊多组织表观基因组与转录组的整合分析

本研究通过整合分析怀孕牛和羊三种组织的全基因组DNA 5mC甲基化、RNA m6A甲基化和转录组数据，首次系统揭示了RNA甲基化在基因表达调控中的主导作用。研究人员采用线性回归和弹性网络模型构建了表观遗传修饰的自我互作和跨基因互作网络，发现RNA m6A甲基化（尤其在基因体区域）对基因表达的促进作用显著强于DNA 5mC甲基化，并鉴定出8个与胎盘发育相关的保守调控基因。该研究为理解表观遗传层级的动态调控机制提供了新范式。

在生命活动的精密调控网络中，DNA甲基化和RNA甲基化如同两把神秘的"分子钥匙"，共同掌控着基因表达的开关。DNA 5-甲基胞嘧啶(5mC)作为"第五碱基"早已被确认为重要的表观遗传标记，而RNA N⁶-甲基腺苷(m⁶A)则是近年来发现的转录后调控新星。虽然二者都被证明参与基因表达调控，但关于它们谁在转录调控中扮演更关键角色、在不同基因组区域如何协同作用等核心问题，科学界仍存在认知空白。特别是在哺乳动物妊娠等特殊生理状态下，这种表观遗传调控网络的运作机制更显得扑朔迷离。

为破解这一科学谜题，美国爱达荷大学等机构的研究人员Shangqian Xie、Brenda M. Murdoch和Stephanie D. McKay团队在《Genome Biology》发表了一项突破性研究。他们创新性地采用多组学整合分析策略，对怀孕牛和羊的三种组织（绒毛叶、乳腺和脾脏）进行全基因组DNA甲基化测序(WGBS)、甲基化RNA免疫共沉淀测序(MeRIP-seq)和转录组测序，通过构建线性回归和弹性网络模型，系统解析了DNA 5mC与RNA m⁶A甲基化对基因表达的调控网络。

研究团队首先建立了标准化的多组学数据分析流程：使用BSseeker2进行WGBS数据比对和甲基化位点检测；通过exomePeak2鉴定m⁶A修饰峰；基于StringTie计算基因表达量。为验证结果的普适性，研究还纳入了非妊娠牛和具有粗细羊毛表型的绵羊对照数据。通过开发新型生物信息学分析框架，实现了表观遗传修饰与基因表达的定量关联分析。

"DNA与RNA甲基化的组织特异性景观"部分揭示了关键发现：在牛和羊的24个样本中，DNA 5mC主要富集于非编码区（占90%），而RNA m⁶A则显著富集于编码区（牛89%，羊80%）。通过circos图比较分析，研究人员在9对同源染色体上发现了25个保守的m⁶A修饰区域，包含617个基因。Motif分析鉴定出8个DNA甲基化特征序列和1个RNA甲基化特征序列，其中ACG基序是m⁶A的特异性识别位点。

"组织特异性甲基化与基因表达的定性关联"部分显示：通过Jaccard指数和超几何检验，RNA甲基化与基因表达的重叠程度显著高于DNA甲基化（p=4.8×10^-64）。特别值得注意的是，在绒毛叶组织中鉴定出8个保守的"甲基化-表达"共调控基因，包括胎盘发育关键因子ARSI、GCM1和妊娠诊断标志物PAG6等。这些基因在两种物种中均表现出RNA甲基化与高表达的强相关性。

"DNA与RNA甲基化的定量比较"部分通过回归模型得出三大发现：首先，基因体区域的RNA甲基化(RB)对表达的促进作用最强（回归系数最高）；其次，启动子区DNA甲基化(DP)与表达呈负相关，而基因体DNA甲基化(DB)呈正相关；第三，RNA甲基化对表达的调控效应量是DNA甲基化的1.5-2倍。弹性网络分析进一步显示，RNA甲基化与表达的互作边占比达76%，显著高于DNA甲基化。

"妊娠相关的表观遗传互作"部分通过比较妊娠与非妊娠样本，发现47个差异互作基因中，GREM1、IL17D等9个基因已被证实与胚胎发育相关。其中GREM1和PODXL基因同时受DB和DP负调控，而IL17D（白细胞介素17家族成员）则呈现启动子甲基化正调控表达的模式，为妊娠建立机制提供了新线索。

这项研究通过创新的分析框架得出三个里程碑式结论：首先，RNA m⁶A甲基化是比DNA 5mC更强大的基因表达调控因子，且这种优势在基因体区域尤为突出；其次，DNA与RNA甲基化在不同基因组区域呈现功能分工，二者通过"此消彼长"的负反馈机制实现精确调控；最后，鉴定出的胎盘发育核心调控网络在反刍动物中高度保守。这些发现不仅解决了表观遗传学领域关于"DNA与RNA甲基化相对重要性"的长期争议，更为妊娠相关疾病的分子诊断和治疗靶点筛选提供了理论依据。特别值得一提的是，研究建立的自互作和跨互作分析模型，为多组学数据的整合研究提供了可推广的方法学范式。