作為哺乳動物中mRNA上含量最多的修飾之一,N6-methyladenosine (m6A)修飾已被研究證明在RNA出核、mRNA剪接、miRNA加工、mRNA的降解和翻譯等多種生物學(xué)過程中發(fā)揮重要作用。不同的m6A閱讀蛋白在這些過程中發(fā)揮了核心作用,其中,YTHDF2是很特別的m6A閱讀器家族(YTHDF1/2/3)中的一員,這個蛋白的C端含有一個m6A識別結(jié)構(gòu)域(YTH domain),N端含有低復(fù)雜度結(jié)構(gòu)域(LC),具有發(fā)生相分離的潛力,而這個蛋白通過相分離行使功能的調(diào)控機制仍有待研究。
近日,我院沈宏杰團隊聯(lián)合哈佛醫(yī)學(xué)院施揚教授、同濟大學(xué)馬紅輝研究員等在Protein & Cell上在線發(fā)表了題為:“Binding to m6A RNA promotes YTHDF2- mediated phase separation”的letter文章。該文章從“液-液”相分離的角度解釋了與m6A修飾的結(jié)合對m6A閱讀蛋白YTHDF2相分離特性的重要性。
研究人員首先通過預(yù)測發(fā)現(xiàn)YTHDF2的蛋白序列存在一段LC序列,并通過體外實驗證明LC蛋白能夠形成相分離。在mES和U2OS細胞中分別過表達鼠源和人源的EGFP-YTHDF2能夠看到droplets,F(xiàn)RAP實驗表明這些droplets具有流動性,符合相分離特性。研究人員進一步檢測RNA上m6A修飾的個數(shù)是否會在體外調(diào)節(jié)YTHDF2蛋白的相分離過程。與LC+YTH蛋白體外孵育的結(jié)果表明,帶有更多(10個)m6A修飾的50nt長度的RNA能夠顯著促進蛋白的相分離現(xiàn)象,而只帶有1個或5個m6A修飾的RNA則沒有類似作用。
除此之外,研究人員推測,識別帶有m6A修飾的RNA可能是YTHDF2 蛋白的內(nèi)在無序區(qū)發(fā)生相變的必要條件。mES體內(nèi)過表達實驗表明,只有野生型細胞過表達正常YTHDF2蛋白能形成droplets,而過表達YTH識別m6A位點(W432A/W486A)的蛋白無法形成droplets。同時,在Mettl14或Mettl3-knockout的mES細胞中過表達正常YTHDF2蛋白也無法形成droplets。另一方面,體外實驗表明W432A/W486A突變的蛋白與帶有10個m6A修飾的RNA反應(yīng)并不會促進蛋白的相分離現(xiàn)象。研究人員發(fā)現(xiàn),YTHDF2的LC蛋白序列含有大量富集的親水性氨基酸Glutamine,體外實驗表明,LC序列內(nèi)的Glutamine全部突變成疏水性氨基酸Alanine的蛋白幾乎不能形成相分離,說明了親水性氨基酸對LC蛋白的重要性。值得一提的是,YTHDF1和YTHDF3蛋白的LC蛋白在體外也能形成相分離。
基于以上的結(jié)果,作者發(fā)現(xiàn)了YTHDF2蛋白識別RNA的m6A修飾,對于YTHDF2自身的相分離現(xiàn)象的重要性。這一結(jié)果與今年7月份Samie R. Jaffrey課題組在Nature上發(fā)表的文章m6A enhances the phase separation potential of mRNA、莊小威實驗室在bioRxiv上online的文章m6A-bindingYTHDF proteins promote stress granule formation by modulating phase separationof stress granule proteins和李丕龍課題組8月份在Cell Research發(fā)表的letter文章Multivalent m6A motifs promotephase separation of YTHDF proteins都具有一致性,闡述了類似的問題,但更著重于YTHDF2與RNA的binding過程。
據(jù)悉,我院沈宏杰青年研究員、哈佛醫(yī)學(xué)院施揚教授和同濟大學(xué)醫(yī)學(xué)院馬紅輝研究員為文章并列通訊作者,我院2017級直博生王嘉華為文章的第一作者,2018級直博生王立勇為文章的共同第一作者。
原文鏈接:https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13238-019-00660-2
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