生命中心PI孙前文课题组合作研究揭示RNA甲基化调控R-loop形成及转录终止

生命中心PI孙前文课题组合作研究揭示RNA甲基化调控R-loop形成及转录终止

R环（R-loop）是一种由DNA:RNA杂合链和单链DNA组成的特殊染色质结构，在原核和真核生物的基因组中分布广泛且普遍存在。R环在很多关键的生物学过程中发挥重要功能，包括染色质修饰、转录调控、DNA损伤修复以及基因组稳定性等，但其精确调控机制尚不清楚。m6A修饰作为信使RNA上丰度最高的修饰类型，广泛参与哺乳动物的发育、免疫、干细胞更新、脂肪分化、以及肿瘤生成和转移等生命过程。然而，目前尚不清楚m6A是否能作为R环中RNA组分来特异调控R环水平，进而发挥各种生物学功能。

近期，生命科学联合中心孙前文课题组与中科院北京基因组研究所杨运桂课题组、任捷课题组合作研究发现m6A能稳定R环的形成，进而调控基因转录的有效终止。这一成果以“m6A通过稳定R环进而促进转录正常终止”（m6A promotes R-loop formation to facilitate transcription termination）为题于10月12日在线发表于《细胞研究》（Cell Research）杂志（DOI: 10.1038/s41422-019-0235-7）。

研究团队首先通过斑点分子杂交和免疫荧光技术，发现敲低m6A甲基转移酶METTL3显著降低R环水平，且该调控作用依赖于METTL3甲基转移酶活性。随后，团队成员利用高效液相色谱联合质谱技术，发现相较于染色体结合的RNA（caRNA），R环的RNA组分中的m6A修饰更加富集。进一步利用基于单链DNA建库的DNA:RNA杂合链免疫共沉淀高通量测序技术（ssDRIP-seq），研究团队发现下调的R环主要富集在转录终止区域，且R环水平变化程度与m6A的距离和修饰水平相关。为了探索m6A-R环调控的功能，研究团队绘制了RNA聚合酶转录位点的高分辨率图谱，并在MYC、ACTIN基因上进行多种转录活性检测，发现m6A促进R环形成是转录终止阶段的关键步骤，可以防止RNA聚合酶的转录通读。最后，团队成员构建了针对转录通读的报告基因系统，通过m6A修饰位点的突变进一步证实m6A对于R环形成及转录终止的关键作用。

该研究发现了m6A甲基化修饰的共转录调控功能，揭示了RNA甲基化修饰对染色质结构的影响，以及R环结构中的RNA组分被修饰后对其自身稳态的调控机制，阐释了m6A通过稳定R环而促进转录正常终止的现象，为进一步研究m6A与R环的调控机制和相应生物学功能研究提供基本的技术和理论支撑。

中科院北京基因组所研究员杨运桂、清华大学生命学院研究员孙前文以及中科院北京基因组所研究员任捷为本文的共同通讯作者。杨运桂课题组杨鑫博士、博士生刘倩兰、孙前文课题组徐炜博士以及杨运桂课题组硕士生张益畅为该论文共同第一作者。该研究获得了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、清华大学自主科研计划以及生命科学联合中心等支持。

论文链接： https://www.nature.com/articles/s41422-019-0235-7

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