上篇⽂章给⼤家分享了RNA修饰相关蛋⽩、RNA甲基转移酶以及RNA甲基化修饰结合蛋⽩相关进展，本篇⽂章将为⼤家带来RNA甲基化修饰的⽣物学功能的研究进展分享。
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2 RNA 甲基化修饰的⽣物学功能寄存器传输级
2.1 RNA甲基化修饰m6A调控造⾎⼲细胞定向分化 METTL3介导的m6A修饰在⽣物节律、DNA损伤应答、⼲细胞的⾃我更新和多能性调控、母源−合⼦转换、果蝇神经功能调节与性别决定、⼩⿏早期胚胎发育等真核⽣物的各种⽣物学过程和个体发育中发挥着⾮常重要的作⽤。RNA甲基修饰酶和结合蛋⽩及其参与RNA 代谢加⼯的发现，提⽰RNA甲基化修饰具有重要⽣物学功能。 脊椎动物中，造⾎⼲细胞最初由特化的⽣⾎内⽪通过内⽪−造⾎转化过程(EHT)产⽣于胚胎期主动脉−性腺−中肾区，随后向⾎组织迁移并进⾏扩增，向胸腺迁移发育为淋系细胞，最后向⾻髓(⼩⿏和⼈)或肾髓(斑马鱼)迁移以维持终⽣造⾎。通过 m6A 抗体进⾏MeRIP-seq和m6A单碱基分辨率的 miCLIP-seq测序技术，绘制了斑马鱼胚胎发育的m6A修饰精细图谱，发现m6A通过特异性修饰内⽪−造⾎转化过程中的关键基因notch1a，招募结合蛋⽩YTHDF2降解mRNA，抑制了Notch信号通路，使得内⽪−造⾎转化过程
有序发⽣，促进内⽪细胞转化为造⾎⼲/祖细胞(HSPCs)。在mettl3缺陷的斑马鱼胚胎中，m6A修饰⽔平显著降低，notch1a⽆法正常降解使得Notch信号通路持续激活，最终导致内⽪细胞⽆法正常转化为造⾎⼲/组细胞。此外，Mettl3 敲除⼩⿏胚胎中也表现出相似的表型。这些结果揭⽰mRNA m6A甲基化修饰在脊椎动物造⾎⼲细胞命运决定中的调控机制，阐释RNA的表观修饰在⾎液发育中的关键作⽤。
2.2 RNA 甲基化修饰m6A调控精⼦发⽣
由于Mettl3敲除会导致⼩⿏早期胚胎致死，Mettl3条件敲除介导的m6A修饰在哺乳动物体内组织发育中的⽣物学功能还不清楚。利⽤CRISPR/Cas9系统介导的同源重组技术和 Cre-loxP系统成功地建⽴了⽣殖细胞(Vasa-Cre)中特异性敲除Mettl3 的⼩⿏(Mettl3CKO)模型，并利⽤该模型系统地研究了METTL3介导的m6A修饰在⼩⿏精⼦发⽣过程中的重要作⽤和调控机制。通过 H&E(苏⽊素−伊红)染⾊、免疫荧光染⾊、核染⾊体铺⽚等研究表明，Mettl3敲除会抑制⼩⿏精原⼲细胞分化和减数分裂起始过程，最终导致雄性⼩⿏不育。通过 RNA-seq、m6AmiCLIP-seq和⽣物信息学分析发
现，Mettl3 缺失会导致m6A⽔平下降，引起与精原⼲细胞维持和分化、细胞周期和减数分裂相关基因的RNA可变剪接异常和⽣殖细胞整体基因表达的紊乱，最终导致精⼦发⽣过程受阻，说明RNA甲基转移酶 METTL3介导的m6A修饰在哺乳动物⼩⿏精⼦发⽣过程中的重要⽣物学功能。
在⼩⿏⽣殖细胞中⽤Vasa-Cre特异性敲Mettl3或者Mettl14会导致m6A⽔平下降，引起精原⼲细胞增殖
和分化相关基因转录物的翻译功能失调，精原⼲细胞逐渐耗尽；利⽤ Stra8-GFPCre同时敲除Mettl3和Mettl14，会破坏精⼦发⽣过程中单倍体特异性基因的翻译，最终导致精⼦形成受阻。⽽雄性m6A去甲基酶Alkbh5-/-⼩⿏也出现睾丸变⼩、⽣精异常、精⼦活⼒异常等表型；同时在发育⾄Ⅶ期的⽣精⼩管中检测到初级与次级精母细胞数量显著增加，粗线精母细胞与成熟精⼦的数量明显减少，同时伴有细胞凋亡。Ythdc2敲除⼩⿏也发⽣在精细胞减数分裂前期出现过度的细胞凋亡，从⽽导致睾丸变⼩及精⼦发育异常。YTHDC2的m6A结合能⼒及其3′→5′解旋酶活性对于维持精⼦发育过程中减数分裂相关基因的正确表达模式具有重要调控功能。上述研究提⽰RNA m6A甲基化修饰的动态平衡是配⼦(精⼦)发育过程中重要的调控因素。
2.3 RNA 甲基化修饰 m6A 调控脑发育
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m6A修饰在神经系统的发育以及功能的⾏使中也发挥不可替代的调控作⽤。m6A RNA甲基化修饰在中枢神经系统的发育以及功能⾏使中发挥重要的调控作⽤。敲除Ime4基因的果蝇可以出⽣并存活，但果蝇寿命变短，并表现出明显的⾏为异常，提⽰m6A修饰的缺失影响果蝇神经系统功能。在⼩⿏的中枢神经系统中特异地敲除Mettl14基因会严重影响⼩⿏⼤脑⽪质的发育。⼩⿏中Ythdf2基因缺失导致m6A整体⽔平升⾼，使得参与神经⼲细胞分化和神经元轴树突形成的重要因⼦⽆法正常进⼊RNA降解途径，从⽽导致⼤脑⽪层神经⼲细胞不能正常地进⾏不对称分裂，造成神经前体细胞的⼤量缺失、严重影响神经元的分化，致使⼩⿏的前脑⼤脑⽪层发育缓慢。除⼤脑⽪层外，⼩脑的RNAm6A甲基化模式
和⽔平尤为突出。m6A甲基化与去甲基化的动态过程贯穿于⼩脑出⽣后发育的整个过程，且在低压低氧环境下Alkbh5基因缺失造成参与⼩脑发育调控进程基因的m6A⽔平紊乱，加快了RNA出核过程，从⽽导致⼩脑发育明显滞后。
通过Cre-loxP系统在⼩⿏的中枢神经系统中特异性地敲除Mettl3基因，以探究m6A甲基化修饰对中枢神经系统发育的影响。在中枢神经系统特异地敲除Mettl3导致⼩⿏在哺乳期表现出严重的运动功能障碍，并导致死亡。解剖和病理切⽚检测发现由Mettl3敲除引起的 m6A甲基化修饰的缺失严重影响⼤脑⽪层和⼩脑的发育，导致⼤脑⽪层偏薄和⼩脑发育不良。m6甲基化修饰的缺失引起⼩脑内颗粒神经元分化和成熟过程中基因表达调控紊乱，导致新⽣的颗粒神经元⼤量凋亡，揭⽰了 METTL3介导的m6A修饰在哺乳动物中枢神经系统发育中的重要作⽤。
除了对中枢神经系统发育的影响，m6A修饰也参与成体的神经系统调控，神经轴突损伤会促使神经细胞内m6A修饰⽔平提⾼，进⽽提⾼包括轴突再⽣相关基因在内的⼀系列基因的蛋⽩质翻译效率。
育贤实验学校初中部2.4 RNA甲基化修饰m6A与RNA代谢
⽬前越来越多的研究表明，从细胞核内的前体mRNA 加⼯、mRNA表达到细胞质的 mRNA翻译和降解，m6A⼏乎参与调控了RNA加⼯代谢的各个过程。在细胞核内，m6A 通过结合蛋⽩YTHDC1招募SRSF3，参与调控前体mRNA的选择性剪接过程；通过调控最后⼀个外显⼦的选择性剪接，参与调控
腺苷多聚体的多样性；⽽m6A修饰酶体系METTL3、ALKBH5和 YTHDC1还被发现参与调控mRNA的出核过程。在细胞质中，m6A调控翻译的机制⼗分多样，既有通过YTHDF1-eIF3通路调控mRNA翻译效率的⽅式，也存在 IGF2BP家族蛋⽩介导的调控过程，并且在应激状态下，m6A参与⼀类不依赖于5′帽⼦的翻译调控通路；并且其对mRNA稳定性的调控也存在不同的通路，既包括通过YTHDF2将mRNA招募⾄P⼩体降解mRNA的调控⽅式，近期有报道指出IGF2BP家族蛋⽩通过特异性结合m6A修饰mRNA维持其稳定性。此外，m6A还可通过调控RNA的⼆级结构调控其代谢过程。
2.5 RNA甲基化修饰m5C的⽣物学功能
近年来越来越多的研究表明，mRNA上的m5C修饰在RNA加⼯代谢及正常⽣理过程中发挥重要的调控作⽤，包括RNA 代谢、⼲细胞分化及应激反应等过程。对⼩⿏胚胎⼲细胞和⼤脑的研究表明，在⼲细胞分化不同时期，m5C修饰⽔平和分布明显不同。在拟南芥中，mRNA上的m5C修饰呈现组织特异性，且对植物发育⾮常重要。拟南芥中的m5C甲基转移酶TRM4B突变体植株的根顶端分⽣组织细胞分裂受阻，从⽽导致除根较短，并且对氧化应激⾮常敏感。天原杯化学竞赛辅导
3 ⼩结
在读码器和消码器的共同作⽤下，RNA m6A修饰⽔平得以实现动态调控，并通过招募不同的结合蛋⽩实现对RNA加⼯过程的精细调控。虽然该研究领域还有部分观点存在不确定性，需要在将来投⼊更多
的研究⼯作来证明。⽬前通过改造DNA聚合酶实现m6A修饰位点错配以检测单碱基精度的m6A转录组修饰⽔平，以及借助纳⽶孔测序直接检测转录本上鉴定 RNA修饰的技术，已成为领域内最热门的研究热点。该技术的实现，将成为阐明m6A修饰动态调控机制及其分⼦功能的核⼼关键。
对于m5C修饰，更为精确的m5C检测⽅法的开发对于⾼可信度的m5C修饰谱的建⽴⾄关重要。同样，纳⽶孔测序对于m5C的研究也⾮常重要。其次，m5C的书写器、阅读器和擦除器的研究才刚刚开始，这些⽅向的发展将为揭⽰RNA
m5C修饰的⽣物学功能提供线索。此外，由m5C氧化产⽣的5-羟甲基−胞嘧啶(hm5C)等新型RNA修饰类型的特征及功能也有待未来进⾏深⼊研究。
除了m6A与m5C之外，RNA新型化学修饰也是近期研究的热点。最近研究⼈员发现 mRNA上还存在另外⼀种新型甲基化修饰——m1A，研究⼈员利⽤特异识别m1A的抗体来富集含有m1A的RNA⽚段并结合⾼通量测序，获得了全转录组⽔平的m1A甲基化谱图，发现m1A特异富集在5′⾮翻译区(5′UTR)区域；并且，还发展出单碱基分辨率的m1A 检测⽅法，发现核编码和线粒体编码转录本上存在不同类型的m1A甲基化组。⽬前对于 mRNA上m1A 修饰的研究仍然处于起步阶段，例如5′UTR的m1A甲基转移酶，m1A修饰参与RNA代谢调控的具体分⼦机制，m1A修饰是否像m6A修饰⼀样在多个⽣物学过程中发挥调控作⽤等都有待未来进⾏深⼊的研究。
综上所述，以m6A为代表的RNA修饰在RNA加⼯及⽣命过程中扮演着重要的调控作⽤(表1)。随着研究的深⼊及先进技术的开发，RNA 修饰调控基因表达的⽣物学过程与机制⼀定会更加清楚。
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