m6A修饰在女性生殖发育及相关疾病中的研究进展2023.docx

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1、m6A修饰在女性生殖发育及相关疾病中的研究进展2023摘要N6-甲基腺瞟吟(N6-methyladenosine,m6A)修饰是由m6A甲基转移酶、去甲基化转移酶、阅读蛋白进行调控的一种RNA转录后水平修饰，在最为广泛，且在哺乳动物的生殖发育中发挥重要作用。一方面，m6A修饰调控着卵母细胞成熟和早期胚胎发育过程中RNA的代谢过程；另一方面，m6A修饰与卵巢和子宫疾病密切相关，尤其是妇科肿瘤，m6A修饰影响着肿瘤细胞的增殖和迁移。本文对m6A修饰在女性生殖生理及其相关疾病中的研究进展做一综述，旨在为临床治疗提供新的思路。近年来表观遗传学发展迅猛，成为生命科学领域中的研究热点之一。表观遗传学修饰一

2、般指在不改变DNA核苜酸碱基序列的情况下引起基因表达发生可遗传性改变，其修饰方式决定了基因是否被转录以及如何被表达。RNA甲基化修饰属于表观遗传学修饰的一种,主要包括N6-甲基腺瞟岭(N6-methyladenosine,m6A)、C5-甲基胞嚓D定(C5-methylcytidine,m5C)、C3-甲基胞口密咤(C3-methylcytidine,m3C)、NI-甲基腺噤吟(NI-methyladenosine,mlA)、G7-甲基鸟瞟吟(7-methylguanosine,m7G)以及N6,2-O-二甲基腺瞟囹N6,2,-O-dimethyladenosine,r6Am)等1,其特征详见

3、表12-29随着对RNA甲基化修饰研究的深入,m6A修饰在生殖领域的应用潜能逐渐引起了研究者们的注意，并成为了目前研究前沿的热点之一。本文就m6A修饰在女性生殖生理和病理中的研究展开综述,以期为临床治疗提供新思路。表1R、A甲基化特征对比R、A甲M化修饰位点甲基转移屏大甲基转移确分布m6lw腺苛酸第6位找原FME115I4I6.WTP.RBM15.VIRMAXBIJ.l.ZOHI3FTt).IKBH5YTHn1123.VHI)CI2.KiRBPl2,HMP2BLHMMX:rRNAjiRNAwHiiRXSJimRW朦件假第6WA原子PClKl.MEITL4mMlHNAJnKNAmlAlw1腺件酸

4、笫I位以原fTKW6I.V6IIVIOCAIABHLALKHH3YTHDFizzeNITIDCItlTKM140.M11TI2V2M8MKBHI.IJCBH3nKN、讯NAm5dnl胞昔酸第5位ur-NSU、l7,THDIJ)NMT2117112.LK-RHIKMRPulLYREFBXIrlN,K,mH,tfirRNAm7G,s第7位氯用子MElTLLWDR4、WBSeK22、TRMTI12mlAjKAtrKA.iniRKA一.m6A修饰m6A修饰是在RNA腺昔酸第6位氮原子上发生的甲基化修饰，它是真核生物mRNA上最丰富的RNA表观遗传修饰2。m6A修饰是一个动态且可逆的过程，该过程主要由m

5、6A甲基转移酶、m6A去甲基化转移酶、m6A阅读蛋白三类蛋白进行调控,详见表2。表2n6A椅系统名你分类功能METTIJ甲M转移的作为催化核心向RNA添加甲从化修饰MFTIJ4甲基转移缶结合RNa粕物般定MnTI3的结构并激活及催化活性METrLl6甲卒转移催壮特阑眼内SM浓度的Q毒WTAP.RRMISRMAXRI.I.I.ZC3H13甲荻转移附作为蠲。亚感调节m6Al城转移的合物向KNA以标募集FT(VAI.KBH5去甲基转移商去除m6A修饰1：的甲基化修饰Y11ID112阀读能白以、TH结构域特识别和结合m6A底物RNA：介丁mKNA的哀MYTHDa/2间设街白以、TH结构域特异识别In站

6、合m6A蜕物小A;促JaKNA剪接和易位1GF*2BI,I23阉读被心WKll结构域特W识别和结合m6底物K、:增强KM总定性HNRNPA2BI2阅读蛋白以HHM结构域特异识别和结合m6AK物R、A:介导初级miRN加I.促进RNA剪接,促进衽标RNA，m6A中的检泥性1. m6A甲基转移酶也叫作编码器主要包括甲基转移酶样3/14/16(methyltransferaselike3/14/16,METTL31416)、Wilms,月中瘤蛋白1相关蛋白(WilmStumor1-associatingprotein,WTAP)、RNA结合基序蛋白15(RNAbindingmotifprotein1

7、5,RBM15)、病毒样m6A转移酶相关蛋白(virlikem6Amethyltransferaseassociatedprotein,VIRMA)、Cbl原癌基因样蛋白1(Cblproto-oncogenelike1,CBLL1)以及含锌指CCCH域的蛋白13(zincfingerCCCHdomain-containingprotein13,ZC3H13)等，上述蛋白可形成m6A甲基转移酶复合物将甲基从S-腺昔甲硫氨酸(S-adenosylmethionine,SAM)转移到底物腺首来进行甲基化,即向RNA添加甲基化修饰。在m6A甲基化转移酶复合物中，METTL3主要作为催化核心，METTL

8、l4主要负责结合RNA底物、稳定METTL3的结构并激活其催化活性,WTAP、VIRMA和RBM15等则作为调节亚基调节m6A甲基转移酶复合物向mRNA靶标募集3-6。METTLl6主要介导甲硫氨酸腺苗转移酶2A(methionineadenosyltransferase2A,MAT2A)3UTR发夹中特定腺昔的甲基化以及参与调节pre-W472AmRNA的稳定性和剪接，以此维持细胞内SAM浓度的稳态7。值得关注的是，近来研究表明METTL16的结构中除了N端甲基转移酶结构域(methyltransferasedomain,MTD)以外，还存在C端脊椎动物保守区(vertebrateconse

9、rvedregion,VCR),VCR会将小核RNA(smallnuclearRNA,snRNA)的结构转变为MTD催化RNA甲基化所需的结构,与MTD协同促进snRNA的第43位腺苗的甲基化，提高甲基化修值率8。2. m6A去甲基化转移酶：也叫作消码器，目前发现的人类m6A去甲基化酶种类较少，主要包括脂肪质量与肥胖相关蛋白(fatmassandobesityassociatedprotein,FTO)和烷基化修复同源物5(alkylationrepairhomolog5,ALKBH5),负责催化甲基化腺瞟岭脱掉甲基，即去除m6A修饰上的甲基化修饰。FTO也属于双加氧酶的ALKB家族,可以依次

10、将m6A氧化为N6-羟甲基腺苜和N6-甲酰腺昔，随后水解为腺瞟岭90但是有研究表明与m6A相比,FTO优先去甲基化的底物是m6Am,对m6Am的去甲基化速率也更快10o而ALKBH5则是催化m6A修饰的直接去除，其功能主要与精子发生以及癌症相关11-12o3. m6A阅读蛋白：也叫作读码器，主要包括YTH结构域家族蛋白1/2/3(YTHdomainfamily1/2/3,YTHDF123)、YTH结构域蛋白1/2(YTHdomain-containingprotein1/2zYTHDC12)x胰岛素样生长因子2mRNA结合蛋白1/2/3(insulin-likegrowthfactor2mRN

11、Abindingprotein1/2/3zIGF2BP123)、异质核核糖核蛋白A2B1(heterogeneousnuclearribonucleoproteinA2B1,HNRNPA2B1)以及HNRNPC等。m6A阅读蛋白能够特异性识别并直接或间接结合RNA的m6A修饰甲基化位点,进而调节RNA翻译、降解和mRNA核输出等过程。每个阅读蛋白都有各自的识别方式,YTH结构域是YTHDFI/2/3和YTHDC1/2等一系列蛋白质识别和结合m6A底物RNA的结构基础,IGF2BPs和HNRNPS识别m6A依靠的分别是KH结构域和RRM结构域13-15各个阅读蛋白的功能也不尽相同，如YTHDF2

12、促进mRNA衰减，但IGF2BPs负责促进靶标mRNA在m6A中的稳定性13,16细胞中的m6A修饰可被多种技术所检测，RNA甲基化免疫沉淀测序(methylatedRNAimmunoprecipitation-sequencing,MeRIP-seq)是近几年发展的m6A免疫沉淀技术，可在全转录组内分析m6A修饰的状况,但该技术只针对m6A修饰高水平区域不能做到定量和单碱基m6A水平分析口7。而高效液相色谱-质谱联用、斑点印迹及比色法等只能对m6A修饰整体水平进行检测，无法鉴定出具体的作用位点，各种方法的应用领域不尽相同，都有其各自的优势和局限性18r各种检测技术优缺点详见表3o最近的研究显

13、示，m6A不只出现在mRNA中，也存在于环状RNA、微小RNA(microRNA,miRNA)和长链非编码RNA(longnon-codingRNAJncRNA痔非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA)的独特基序中，可见m6A修饰作用广泛19。m6A修饰几乎控制着RNA代谢的每一个步骤,包括选择性剪接、细胞内转运、降解和翻译等，而RNA代谢与多种疾病相关所以m6A修饰在多种病理生理过程中发挥着至关重要的调节作用，如肿瘤转移、胚胎发育以及干细胞分化调控等。表3m6A检测技术对比m6A检滑技术特点优点统点在效液相色谐版谐联川时m6A色论健体水平进行函测flUXtm6啊精冷空僦检漓,并

14、H样品前金埋初水、仪器分析时间短.适用于大样本讨的检测对设备暨求高炎点卬迹法Mm6A修饰整体水平进行检测操作筒年只能时m6A水平进行定性或半定f检泅比色法对m6A保饰假体水平迸行检测操作简中.地感度高施确度低,设赛大MrKIP-Hrq结合广育通量测序技术可以作仝嫉因组他M内冷测m6A的存作.操作颓单仅能对离甲U化的RMA进行定性分析,不能做到定Q和微线Mm6A水平分析.需要大依RNA样本m6A1T.被雄分辨率紫外交联沉淀结合高通量漓序结合了高通量测序技术整定到雎H苇甲川化水平对实验*饕求高单被基分辨率芯片结合广高通M测序技术可在单*分狒率水平定位m6A位点.并。其进行定址.样本需求址少成本高甲

15、基化KNA共沉淀结合qPCR对超因的特泥片段m6A水平进行定出检泅低成本仅能M发生甲星化的H、A进行相对定Irt注：MeRIP-MNizjiKW甲M化免笠沉淀测序二.m6A修饰与女性生殖生理1. m6A修饰与卵母细胞成熟发育:卵母细胞的成熟是指在排卵前数小时，优势卵泡中的卵母细胞恢复减数分裂，从第一次减数分裂前期的双线期继续发育至第二次减数分裂中期的过程30。卵母细胞的成熟往往还伴随着RNA储存、翻峰和降解等一系列过程,以维持转录组中转录物剂量相对变化的稳态，因此在卵母细胞成熟过程中，细胞内RNA转录后水平的精密调控显得尤其重要，这对于卵子质量、受精过程以及早期胚胎发育具有十分重要的作用31。2016年Q等32通过对非洲蟾卵母细胞m6A修饰的mRNA进行测序分析，显示高甲基化的mRNA主要富集于孕酮介导的卵母细胞成熟和细胞周期等