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北京基因组钻研所合作钻研揭示RNA甲基化调控斑马鱼母源mRNA不变性机造

  斑马鱼母源-合子转换 (maternal-to-zygotic transition, MZT)过程陪伴着母源RNA和蛋白质的降解以及合子基因组的激活(maternal-to-zygotic transition, ZGA) 。已有钻研批注多种关键成分通过母源和合子蹊径推进母源mRNA降解 ,其中蕴含合子转录的microRNA miR-430 ,次优密码子的使用 ,N6-甲基腺苷(m6A) ,尿苷化等 ,但母源mRNA的不变性维持机造尚不明显 。5-甲基胞嘧啶(m5C)是一种宽泛的mRNA建饰 ,杨运桂钻研团队早期合作钻研成立了RNA m5C测序技术 ,揭示了m5C建饰在mRNA的散布图谱法规及其通过细胞核内结合蛋白ALYREF调控mRNA出核作用机造(Yang et al. Cell Research 2017) 。 

  近期GA黄金甲杨运桂钻研组 ,GA黄金甲动物钻研所刘峰钻研组和复旦大学麻锦彪钻研组合作发现 ,m5C通过新结合蛋白Ybx1调控母源mRNA的不变性 ,进而调控斑马鱼母源-合子转换及早期胚胎发育过程 。有关钻研成就在8月6日RNA 5-methylcytosine facilitates maternal-to-zygotic transition through preventing maternal mRNA decay为题在线颁发于Molecular Cell杂志 。 

  钻研团队初次绘造了斑马鱼早期胚胎发育过程中RNA m5C甲基化图谱 。测序分析发现 ,在母源-合子转换过程中 ,m5C建饰的母源mRNA比未建饰的mRNA更不变 。利用Oligo-pulldown结合质谱技术发现了斑马鱼中新的m5C结合蛋白Ybx1 。进一步通过ITC、蛋白解构技术等发现了Ybx1偏差于通过其CSD结构域关键残基Trp45m5Cπ-π相互作用 ,鉴别m5C建饰的mRNA 。职能尝试批注 ,ybx1缺失导致早期胚胎发育阻滞在囊胚期和原肠期 。通过免疫共沉淀、GST-pulldown技术和高通量测序技术 ,鉴定了poly(A)结合蛋白Pabpc1aYbx1的互作蛋白 ,发现pabpc1a缺失的胚胎阐发出与ybx1缺失胚胎类似的表型且Ybx1靶向结合的mRNA的不变性显著降低 。最后 ,利用单基因汇报系统证明Ybx1Pabpc1am5C依赖的方式维持母源mRNA的不变性并最终推进斑马鱼早期胚胎发育过程 。 

  该钻研发现了m5C建饰通过其结合蛋白Ybx1招募Pabpc1a维持母源mRNA不变性从而保障母源-合子转换有序进行的分子机造 ,为全面解析斑马鱼胚胎发育过程中mRNA命运调控及细胞分化提供了沉要凭据 。这种转录后建饰在其他脊椎动物的发育过程中也可能阐扬着沉要作用 。该钻研得到了国度天然科学、GA黄金甲战术性先导科技专项以及国度沉点研发打算等基金赞助 。 

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   在斑马鱼母源-合子转换过程中 ,m5C建饰对母源mRNA不变性的动态调控作用

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