中国科学家发现RNA m6A修饰和果蝇性别决定新因子

2018年3月19日，美国科学院院报《PNAS》杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所严冬研究组和美国哈佛大学Norbert Perrimon研究组合作题为“Xio is a component of the Drosophila sex determination pathway and RNA N6-methyladenosine methyltransferase complex”的研究论文。该论文发现并鉴定了RNA m6A甲基转移酶复合物的新成员Xio，并且该基因也是果蝇性别决定信号途径新的组分。

N6-methyladenosine（m6A）是真核生物mRNA上含量最丰富的化学修饰之一，影响了剪接、稳定性、折叠、出核、以及翻译等一系列mRNA代谢过程。最近几年的研究表明m6A参与调控了多个重要的生命过程，如干细胞分化、动植物发育、癌症、免疫以及行为等。其中m6A通过修饰果蝇性别决定主导基因Sex-lethal（Sxl）的pre-mRNA，从而影响其选择性剪接（alternative splicing）并调控果蝇的性别发育。m6A的添加由m6A甲基转移酶复合物（m6A methyltransferase，或称为m6A writer）完成。目前已发现的m6A writer组分包括METTL3, METTL14, WTAP/Fl(2)d, VIRMA/Vir和RBM15/Nito。由于在果蝇中m6A因子突变体都出现性别转变的表型，因此果蝇性别决定为m6A修饰的研究提供了一个极好的体内模型。

在这项研究中，作者通过质谱实验发现了一个与已知m6A因子都相互作用的蛋白CG7358，研究表明CG7358与已知m6A因子共定位在细胞核中，并在免疫共沉淀实验中相互作用。使用突变体、RNAi和CRISPR/Cas9系统对该基因进行失活，出现了雌蝇转变为雄蝇的表型。由于该基因未被命名，作者根据这一表型将其命名为Xiong（Xio，雄的中文拼音）。Xio通过调控Sxl的选择性剪接在体细胞和生殖细胞中控制Sxl蛋白的水平。此外，xio突变体的其它表型，如翅膀姿势和飞行能力，与METTL3突变体非常相似。进一步的质谱实验显示，mRNA上的m6A水平在xio突变体中显著下降。 这些结果都说明Xio是m6A甲基转移酶复合物的核心成员之一，由于其人类同源蛋白ZC3H13也与多个m6A因子相互作用，因此Xio在m6A修饰途径中的功能是在进化中保守的。

论文第一作者为严冬课题组博士生郭健。哈佛大学教授Norbert Perrimon和严冬研究员为共同通讯作者。此工作得到了国家自然科学基金、上海市科委、和中国科学院相关经费的资助。

文章链接：doi.org/10.1073/pnas.1720945115