中大新聞網(wǎng)訊（通訊員王金凱、曹楠）近日，中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院王金凱教授和曹楠教授課題組合作在Nature Communications期刊發(fā)表題為“Parallel functional assessment of m⁶A sites in human endodermal differentiation with base editor screens”的研究論文，開(kāi)發(fā)了一種基于腺嘌呤單堿基編輯的技術(shù)大規(guī)模篩選功能性的m⁶A RNA修飾位點(diǎn)，并利用該技術(shù)系統(tǒng)地篩選了在人胚胎干細(xì)胞向內(nèi)胚層分化的的過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的m⁶A位點(diǎn)。論文的通訊作者是中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院的王金凱教授和曹楠教授，第一作者為王金凱教授課題組的程維晟博士和曹楠教授課題組的劉芳博士。此外，王金凱教授課題組的任志軍博士在數(shù)據(jù)分析中做出了重要貢獻(xiàn)。

m⁶A（N6-methyladenosine）RNA修飾是發(fā)生在RNA腺嘌呤上含量豐富的可逆的動(dòng)態(tài)修飾。王金凱教授在美國(guó)博士后期間的工作發(fā)現(xiàn)m⁶A在胚胎干細(xì)胞命運(yùn)決定中發(fā)揮關(guān)鍵的作用，缺失m⁶A的胚胎干細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致干性基因不能正常降解從而喪失分化潛能。然而由于目前并沒(méi)有方法能夠?qū)⁶A位點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組范圍的功能篩選，因此難以系統(tǒng)揭示具體哪些m⁶A位點(diǎn)在胚胎干細(xì)胞細(xì)胞命運(yùn)決定中發(fā)揮關(guān)鍵的作用。腺嘌呤單堿基編輯器可以直接在DNA上修改m⁶A修飾位點(diǎn)的腺嘌呤堿基，從而導(dǎo)致相應(yīng)RNA上m⁶A修飾被破壞?；谶@一策略，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了由7999條sgRNA組成的文庫(kù)，這些sgRNA可以靶向6048個(gè)不同的m⁶A 位點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的DNA。為了篩選在胚胎干細(xì)胞向內(nèi)胚層分化中發(fā)揮作用的m⁶A位點(diǎn)（sgRNAs），研究團(tuán)隊(duì)在人胚胎干細(xì)胞（hESCs）中通過(guò)慢病毒轉(zhuǎn)入sgRNA文庫(kù)后，誘導(dǎo)hESCs向內(nèi)胚層分化，以CXCR4為標(biāo)記通過(guò)流式細(xì)胞分選強(qiáng)陽(yáng)性（內(nèi)胚層）和陰性（非內(nèi)胚層）的細(xì)胞，通過(guò)比較不同sgRNA在兩群細(xì)胞中的富集程度從而篩選出78條在非內(nèi)胚層中富集的sgRNA和137條在內(nèi)胚層細(xì)胞中富集的sgRNA。研究團(tuán)隊(duì)選擇了分別位于SOX2和SDHAF1基因的兩個(gè)促進(jìn)分化的m⁶A位點(diǎn)和一個(gè)位于A(yíng)DM基因的抑制分化的m⁶A位點(diǎn)進(jìn)行了功能驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)這三個(gè)m⁶A確實(shí)是通過(guò)m⁶A的機(jī)制影響胚胎干細(xì)胞向內(nèi)胚層分化。

圖：m⁶A功能篩選的策略和篩選結(jié)果

m⁶A在RNA上分布廣泛，在各種病理和生理過(guò)程中都發(fā)揮了重要作用。本研究首次實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄組水平系統(tǒng)篩選具有特定功能的m⁶A位點(diǎn)，對(duì)理解m⁶A調(diào)控生命過(guò)程的具體機(jī)理和疾病靶點(diǎn)研究具有重要意義，也對(duì)干細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控的機(jī)理提供了新的視角。這一研究策略也有望被廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域中m⁶A功能位點(diǎn)的發(fā)掘和研究。

該工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)基金的支持。

論文鏈接為：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28106-0