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研究发现m6A成为遗传修饰对造血干细胞发育的分子调控机制
作者:互联网    日期:2017-09-20


       血液是生命的源泉,既可以运输营养物质,又是重要的免疫保护屏障。其中,所有的血细胞都来源于造血干细胞,它不仅可以维持血液系统的长期稳定,也是移植治疗恶性血液疾病的核心组分,因此,造血干细胞的体内发育和体外诱导扩增已成为当今科学界的热点课题之一。

       经过几十年的研究与探索,研究人员对造血干细胞的体内发育和体外诱导分化已有了基本了解,但对整个过程的动态调控机制的认识仍不完善,尤其对于表观遗传修饰在脊椎动物造血干细胞发育过程中的作用更是知之甚少。



       m6A(N6-甲基腺嘌呤)是最常见、最丰富的真核生物mRNA转录后修饰形式之一,其介导的修饰过程是动态可逆的,并由甲基转移酶复合体(由METTL3、WTAP和METTL14组成)、去甲基酶(FTO和ALKBH5)和相应的阅读器(YTHDF、YTHDC等)协同调控。
       近日,来自中国科学院动物研究所研究员刘峰及其团队以斑马鱼为模式生物,发现m6A表观遗传修饰对造血干细胞发育的分子调控机制。该研究鉴定发现斑马鱼中的m6A甲基转移酶复合体成分,通过m6A测序技术(m6A-Seq)发现,缺失m6A甲基转移酶mettl3后,m6A在胚胎发育相关mRNA中的富集程度显著下降,同时,在斑马鱼的血液-血管系统中,可检测到mettl3的特异性表达,由此推测,m6A修饰与血液发育过程密切相关。
       系统的表型检测显示,在mettl3缺失的胚胎中,造血干细胞不能正常产生,血管的内皮特性却明显增强,内皮-造血转化过程被阻断。m6A-Seq和RNA-Seq综合分析发现,在mettl3缺失的胚胎中,一系列动脉内皮发育相关的基因,尤其是notch1a的m6A修饰水平显著降低,而其mRNA水平却显著升高。上述结果证明,m6A修饰与EHT过程中内皮和造血基因表达的平衡调控相关。
       此外,YTHDF2-RIP-Seq和单碱基分辨率的m6A-miCLIP-Seq测序发现,m6A通过YTHDF2介导notch1a mRNA的稳定性,以维持EHT过程中内皮细胞和造血细胞基因表达的平衡,进而调控造血干细胞的命运。该研究结果在小鼠中也得到了验证,表明m6A对造血干细胞命运的调控在脊椎动物中是保守的。

       该研究首次揭示了m6A mRNA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,丰富了对m6A mRNA甲基化在正常生理状态下的生物学功能的认识,不仅首次阐释了RNA的表观修饰在血液发育中的关键作用,还将为体外诱导扩增造血干细胞提供理论指导。


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