近日，中山大學中山醫(yī)學院王金凱教授課題組在Molecular Cell(IF 14.5)上發(fā)表了題為“Spatial control of m⁶A deposition on enhancer and promoter RNAs through co-acetylation of METTL3 and H3K27 on chromatin”的研究成果。通過全基因組CRISPR/Cas9篩選發(fā)現，H3K27ac的乙?；竝300介導的METTL3乙酰化抑制METTL3與METTL14的結合，進而抑制了METTL3在H3K27ac染色質上的定位，從而抑制H3K27ac染色質區(qū)域產生的增強子RNA(eRNA，enhancer?RNA)和啟動子相關非編碼RNA(paRNA，promoter?associated RNA)的m⁶A修飾。這種乙?；饕l(fā)生在H3K27ac染色質上。而METTL3-3KR乙?；Щ钚屯蛔兇龠M了eRNA和paRNA的m⁶A修飾，這導致鐵死亡抑制相關基因的轉錄被抑制。此外，PAK2通過磷酸化METTL3促進p300對METTL3的乙?；?，因此抑制PAK2使得METTL3乙?；抡{，進而促進鐵死亡。本研究揭示了m⁶A修飾在eRNA和paRNA上的空間選擇性調控機制，為理解m⁶A在基因表達調控中的作用提供了新的見解。真邁生物SURFSeq 5000平臺為本研究中的GLORI-seq和CUT&Tag測序提供了高質量的測序數據。

m⁶A是一種在哺乳動物細胞中豐富的RNA修飾，由甲基轉移酶復合體(MTC)催化，其中METTL3/METTL14異二聚體是MTC的催化亞基。研究表明，m⁶A甲基化通過調控RNA的轉錄生成、剪接、穩(wěn)定性及翻譯在多種生理和病理過程中發(fā)揮重要作用。而m⁶A已經被揭示與多種組蛋白修飾(如H3K36me3、H3K9me3、H3K27me3、H3K27ac等）之間存在關聯。MTC可以富集在H3K27ac染色質上促進eRNA和paRNA的m⁶A修飾，進而影響基因轉錄。然而，目前尚不清楚該過程是如何被調控的。此外，MTC的催化亞基METTL3/METTL14異二聚體的解聚是如何被調控的也不清楚，這一過程是否可以參與eRNA和paRNA的m⁶A修飾特異性調控呢？

研究者通過全基因組CRISPR/Cas9篩選聯合TETon-BIFC報告系統(tǒng)在A549細胞中系統(tǒng)性鑒定出一系列METTL3/METTL14異二聚體解聚的調控因子。進一步，通過免疫共沉淀、3D-SIM、高通量質譜等技術闡明了METTL3在H3K27ac染色質的定位依賴于其與METTL14的結合，而乙?；竝300通過介導METTL3的K177、K215、K578氨基酸位點發(fā)生乙酰化修飾，進而抑制METTL3與METTL14的結合，使得METTL3不能定位于H3K27ac染色質。PAK2通過磷酸化METTL3的S243氨基酸位點，促進了p300介導的METTL3乙?；瑥亩鴧⑴c該調控過程。并且，研究者還采用了真邁生物SURFSeq 5000平臺完成了野生型METTL3及METTL3-3KR突變（模擬去乙?；┑腁549細胞的CUT&Tag測序實驗，在基因組水平驗證了METTL3的乙?；瘜τ谄湓贖3K27ac染色質定位的抑制作用。

圖1 METTL3/METTL14異源二聚體調控因子的篩選

研究者接下來探究了METTL3在H3K27ac染色質上的定位是否調控H3K27ac染色質相關RNA(caRNA)的m⁶A修飾。利用真邁生物的SURFSeq 5000平臺完成了METTL3野生型、METTL3-3KR突變型A549細胞的染色質RNA的GLORI-seq,實驗結果表明：相對于H3K36me3和H3K9me3標記的常染色質和異染色質區(qū)域，METTL3-3KR突變更為顯著上調H3K4me1、H3K4me2、H3K4me3、H3K27ac、p300標記的活性增強子和啟動子區(qū)域的m⁶A修飾，這主要導致了eRNA和paRNA上的m⁶A上調，并降低其穩(wěn)定性，進而導致其相關mRNA水平下調。

圖2?METTL3乙?；种芿RNA和paRNA的m⁶A修飾從而促進下游基因表達

進一步，研究者發(fā)現這些m⁶A修飾上調的eRNA和paRNA的關聯基因顯著富集于鐵死亡調控相關通路，如：氧化還原酶活性、不飽和脂肪酸代謝過程、類固醇代謝過程和NRF2通路。因此，METTL3-3KR突變導致這些鐵死亡抑制基因的表達下調，進而促進鐵死亡誘導劑引起的細胞死亡和脂質過氧化。此外，PAK2抑制劑也能夠通過METTL3乙?；蕾嚨姆绞酱龠M鐵死亡誘導劑引起的細胞死亡。最后，研究者通過TCGA數據揭示了PAK2在METTL3高表達的肺癌、肝癌、結直腸癌等腫瘤中影響患者的預后。

圖3?METTL3乙酰化抑制eRNA和paRNA的m6A修飾從而抑制鐵死亡