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Cell Stem Cell:同济大学高亚威/高绍荣/王译萱团队揭示m⁶A修饰限制人类胚胎干细胞全能性的机制

来源:生物世界 2025-11-01 10:41

该研究揭示了 m6A 修饰通过 L1PA RNA 介导的跨层级转录调控网络,调控 LTR 沉默,并限制人类胚胎干细胞全能性,阐明了 RNA 修饰与染色质重塑之间的分子连接机制。

可转座元件(Transposable element,TE)占据了近一半的基因组,并推动了发育创新,然而,长末端重复序列(Long Terminal Repeat,LTR) 是某些可转座元件两端的 DNA 重复序列,它们对元件的复制、整合和基因表达调控发挥着关键作用。然而,我们对于 LTR 沉默的机制仍不完全清楚。

2025 年 10 月 29 日,同济大学高绍荣院士、高亚威教授、王译萱教授,北京大学刘君教授团队合作(朱学昊、常展赫、肖维德为论文共同第一作者),在 Cell Stem Cell 期刊发表了题:N6-methyladenosine on L1PA Governs the Trans-silencing of LTRs and Restrains totipotency in Naïve Human Embryonic Stem Cells 的研究论文。

该研究揭示了 m6A 修饰通过 L1PA RNA 介导的跨层级转录调控网络,调控 LTR 沉默,并限制人类胚胎干细胞全能性,阐明了 RNA 修饰与染色质重塑之间的分子连接机制。

在这项最新研究中,研究团队证实,METTL3 缺陷可使 naïve 人类胚胎干细胞(hESC)恢复到全能样状态,伴随着 8-细胞相关基因、eRNA 和 LTR(特别是 ERV1 和 ERVL-MaLR)的重新激活和染色质重置。

此外,灵长类特有的 L1PA 上的 m6A 修饰被发现是必不可少的。从机制上来说,L1PA 与 8-细胞相关的 LTR 和 eRNA 结合,并通过与染色质调控因子形成 RNA 支架复合物来调控染色质,其中 m6A 指导蛋白质的结合偏好。

在 naïve 人类胚胎干细胞(hESC)中,L1PA 上的 m6A 抑制 EP300 与 ERV1 的结合,并增强 KAP1 与 ERVL-MaLR 的结合,从而限制 LTR 的活性。同时,m6A-L1PA 信号轴或 eRNA 上的 m6A 限制了 8-细胞增强子处 EP300/H3K27ac 的占有率。

该研究的核心发现:

METTL3 缺失可使 naïve 人类胚胎干细胞(hESC)获得全能性并激活 8-细胞转录组;

L1PA 上的 m6A 修饰的去除激活了 8-细胞 LTR,并诱导 naïve hESC 进入 8-细胞样状态

m6A 调节 L1PA 支架复合物中 EP300 和 KAP1 的募集偏好;

L1PA 与 8-细胞 LTR 和 eRNA 位点结合,并通过 m6A 形成不同的染色质状态。

这项研究揭示了一种保守机制——人类和小鼠利用物种特异性的 LINE-1 亚家族的 m6A 修饰来调控 LTR 的活性,这突显了转座子在细胞命运转变期间 RNA-染色质相互作用中的关键作用。

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