生物通报道：2014年11月21日，中科院北京基因组研究所、清华大学、东京大学、中国医学科学院和北京联合医疗中心等处的研究人员在国际著名期刊《Cell Research》发表了一项最新研究成果，题为“FTO-dependent demethylation of N6-methyladenosine regulates mRNA splicing and is required for adipogenesis”，这项研究提供了令人信服的证据表明，FTO依赖性m6A脱甲基化，其功能是作为RNA加工的一种新型调节机制，在脂肪形成的调控中起着关键的作用。

本文通讯作者为中科院北京基因组研究所杨运桂研究员。杨运桂博士1995年8月毕业于复旦大学生命科学学院，2000年8月在中国科学院上海药物所/上海生物工程研究中心获博士学位，2000年9月至2003年8月，在世界卫生组织国际癌症研究署从事博士后研究，2003年9月至2005年11月为世界卫生组织国际癌症研究署Staff Scientist，2005年11月至2008年11月，在英国癌症研究署从事博士后研究，2008年11月至今为中科院北京基因组研究所“****”研究员，2010年12月至今为中国科学院北京基因组研究所-奥斯陆大学基因组联合实验室中方主任。主要研究基因组结构与稳定性机制。曾在Nucleic Acids Research、EMBO J、JACS、Nature Communications 、Molecular Cell 、Cell、Nature Chemical Biology、PNAS等国际权威学术期刊发表论文多篇。

脂肪量和肥胖相关蛋白（FTO）属于非血红素铁（II）/加双氧酶的AlkB家族。FTO是首个被证明有助于非综合征人类肥胖的基因。利用FTO表达或敲除小鼠模型的体内研究，已经显示出异常的脂肪组织和体重，从而揭示了FTO在脂肪生成和能量平衡中的关键作用。体外FTO可脱甲基各种各样的甲基化核酸。然而，只有RNA中N6-甲基腺苷（m6A）的去甲基化已在体内被证实。

20世纪70年代，研究人员首先在哺乳动物mRNA中发现了m6A，表明它能够调节mRNA加工，包括可变剪接、RNA降解和翻译。在哺乳动物和酵母中，RNA的m6A修饰，优先发生在基因编码区和3′UTRs的共识序列RRACH (R = G or A; H = A, C or U)中，从而暗示着它在RNA加工和翻译控制中的基本作用。

在哺乳动物胚胎发育和神经元成熟过程中，m6A的水平显著增加，最近的研究表明，m6A可破坏胚胎干细胞中发育调节因子的稳定，而且生物钟的速度也由m6A依赖性RNA加工所调控。此外，在神经元特异性的FTO缺乏小鼠中，参与多巴胺能（DA）信号的一部分mRNA表现出m6A水平升高。FTO在胚胎和成人大脑组织、脂肪和肌肉组织中表达最高。FTO不足可导致小鼠的瘦弱表型。

然而，FTO在能量平衡和体重控制中的确切作用仍然不明确。最近，YTHDF2被确定为一个m6A结合蛋白，参与调控内含m6A的mRNA的翻译和稳定性。最近有研究对m6A甲基转移酶复合体（METTL3-METTL14-WTAP）及其在RNA剪接中的作用进行了识别和表征，进一步突出了m6A修饰的生物学意义。

mRNA前体剪接（pre-mRNA）到成熟mRNA，是一个高度动态和复杂的过程，影响真核生物的大多数生物功能。RNA剪接是由RNA内的顺式调控序列和反式调控蛋白所控制。两大类反式作用因子——富含丝氨酸/精氨酸（SR）蛋白质和异构核糖核蛋白（hnRNPs），影响剪接位点识别。剪接位点的选择，是由顺式作用RNA序列决定。其他因子，包括调节染色质和转录复合物的因子，也影响RNA剪接。

m6A形成的化学抑制，可引起前体mRNA和成熟mRNA之间的比率变化，m6A已被观察到显著富集在多同种型基因和可变剪接外显子中。一致地，m6A甲基转移酶成分WTAP和METTL3的结合群集，优先存在于具有多个亚型的基因内。删除METTL3或ALKBH5，会导致异常的mRNA剪接，在在p53信号通路的基因中很明显。M6A甲基转移酶WMM复合部件以及脱甲基酶ALKBH5和FTO斑点定位，进一步支持m6A在RNA加工过程中的作用。ALKBH5缺乏可导致斑点中的SRSF1 (ASF/SF2)信号减弱。总之，这些观察结果表明，m6A在RNA剪接中发挥一个顺式调控元件依赖性作用。

已经报道的FTO活性和肥胖之间的关联，促使研究人员想探究，在脂肪生成过程中，FTO活性如何通过调节m6A丰度影响RNA加工。这项研究指出，在脂肪生成过程中，FTO表达和m6A水平呈负相关。FTO删除可阻断分化，只有催化活性的FTO可恢复脂肪生成。转录组分析结合m6A-seq表明，分组基因的基因表达和mRNA剪接是由FTO调控的。M6A富含在外显子侧翼区5′- 和 3′-剪接位点，空间上与mRNA剪接调控的富含SR蛋白外显子剪接增强子结合区相互重叠。

m6A的水平升高响应FTO删除，可促进SRSF2蛋白的RNA结合能力，导致目标外显子的内含物增加。FTO通过调节剪接位点周围的m6A水平，控制脂肪形成调节因子RUNX1T1的外显子剪接，从而调节分化。这些结果提供了令人信服的证据表明，FTO依赖性m6A脱甲基化，其功能是作为RNA加工的一种新型调节机制，在脂肪形成的调控中起着关键的作用。

（生物通：王英）

延伸阅读：NIBS、北大《Cell Research》新文章

生物通推荐原文摘要：
FTO-dependent demethylation of N6-methyladenosine regulates mRNA splicing and is required for adipogenesis
Abstract: The role of Fat Mass and Obesity-associated protein (FTO) and its substrate N6-methyladenosine (m6A) in mRNA processing and adipogenesis remains largely unknown. We show that FTO expression and m6A levels are inversely correlated during adipogenesis. FTO depletion blocks differentiation and only catalytically active FTO restores adipogenesis. Transcriptome analyses in combination with m6A-seq revealed that gene expression and mRNA splicing of grouped genes are regulated by FTO. M6A is enriched in exonic regions flanking 5′- and 3′-splice sites, spatially overlapping with mRNA splicing regulatory serine/arginine-rich (SR) protein exonic splicing enhancer binding regions. Enhanced levels of m6A in response to FTO depletion promotes the RNA binding ability of SRSF2 protein, leading to increased inclusion of target exons. FTO controls exonic splicing of adipogenic regulatory factor RUNX1T1 by regulating m6A levels around splice sites and thereby modulates differentiation. These findings provide compelling evidence that FTO-dependent m6A demethylation functions as a novel regulatory mechanism of RNA processing and plays a critical role in the regulation of adipogenesis.

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