m6A修饰与NEXT复合物协同调控Xist RNA降解及X染色体失活动态

本研究揭示了m6A修饰通过NEXT复合物调控Xist RNA降解的新机制。研究人员利用急性蛋白降解系统（dTAG）和超高分辨率成像技术，发现METTL3缺失会通过抑制Xist RNA的降解加速X染色体沉默，且这一过程独立于经典m6A阅读蛋白YTHDC1。该发现为理解表观遗传调控中RNA稳定性与功能平衡提供了全新视角。

　　

在哺乳动物中，雌性个体通过X染色体失活（XCI）机制平衡两条X染色体的基因表达，这一过程由17kb的非编码RNA——Xist（X-inactive-specific transcript）介导。Xist通过其重复序列区域（如A-repeat和E-repeat）招募RNA结合蛋白（RBP）和表观修饰复合物，引发染色体沉默。然而，Xist RNA自身的动态调控机制，尤其是其稳定性与功能的关系，长期以来存在争议。早期研究提示m⁶A（N⁶-甲基腺苷）修饰可能参与调控Xist功能，但慢性基因敲除实验因间接效应干扰导致结论矛盾。

为解决这一问题，Guifeng Wei、Neil Brockdorff团队在《Nature Structural & Molecular Biology》发表研究，采用急性蛋白降解系统（dTAG）结合多组学分析，揭示了m⁶A通过NEXT（nuclear exosome targeting）复合物调控Xist RNA降解的精确机制。研究发现，急性敲除m⁶A甲基转移酶METTL3会显著延长Xist RNA半衰期，导致Xist分子在细胞核内过度积累，反而加速了X染色体沉默进程。这一现象与既往慢性敲除实验得出的“沉默缺陷”结论截然不同，提示m⁶A对Xist的调控具有时空特异性。

关键技术方法

研究使用dTAG系统实现METTL3、YTHDC1等靶蛋白的急性降解；通过染色体相关RNA测序（ChrRNA-seq）分析等位基因特异性表达；采用RNA-SPLIT（sequential pulse localization imaging over time）结合3D-SIM超分辨成像定量Xist RNA分子动态；利用SLAM-seq测定RNA降解速率；构建METTL3催化活性突变体（D395A）进行功能回补实验。实验采用129S1/Cast/EiJ杂交背景的雌性小鼠胚胎干细胞（mESC）模型。

主要研究结果

急性METTL3缺失加速Xist介导的基因沉默

通过dTAG系统在2小时内快速降解METTL3蛋白，发现24小时Xist诱导后X连锁基因沉默效率显著提高（图1d）。等位基因分析显示沉默加速现象均匀分布于整条X染色体（图1e），且依赖于METTL3的甲基转移酶活性——催化失活突变体（D395A）无法回补该表型（图2b）。

Xist RNA水平与稳定性增加

ChrRNA-seq和RNA-SPLIT成像显示，METTL3缺失使Xist RNA分子数量增加2倍（图2a,d），且RNA周转率急剧下降——在稳态阶段（24小时）几乎检测不到降解（图3b,c）。SLAM-seq进一步证实Xist半衰期从140分钟延长至220分钟以上（Extended Data Fig. 6）。

NEXT复合物介导m⁶A依赖性降解

尽管YTHDC1是核内主要m⁶A阅读蛋白，其急性缺失却未影响Xist稳定性（图4c,d）。相反，降解NEXT复合物核心组分ZCCHC8导致Xist积累和沉默加速（图5c,e），而PAXT复合物组分ZFC3H1的缺失无此效应（图5d,f）。这表明m⁶A通过NEXT-exosome通路调控Xist降解，且该途径独立于YTHDC1（图5g）。

结论与意义

该研究首次阐明m⁶A-NEXT轴通过调控Xist RNA稳定性影响XCI进程的分子机制。突破性发现包括：

1. 1.

   揭示急性与慢性m⁶A缺失对Xist功能的相反影响，强调时间尺度在表观遗传研究中的重要性；

2. 2.

   发现NEXT复合物降解polyA⁺ RNA（如Xist）的非经典功能，拓展了对核RNA质量监控的认知；

3. 3.

   提出“m⁶A-RBP-NEXT”三级调控模型（图5g），为理解其他核内lncRNA的稳定性调控提供范式。

研究还发现Xist E-repeat区域的m⁶A位点对RNA稳定性具有独特贡献（Supplementary Fig. 2），暗示不同功能域可能通过空间构象协调RNA命运。这些发现为开发针对X染色体相关疾病（如Rett综合征）的干预策略提供了新靶点。