这一综合表述强调了甲基转移酶（“写入器”）、去甲基化酶（“擦除器”）和结合蛋白（“阅读器”）在RNA修饰中的关键作用，以及它们在生理学和疾病中的影响。

N6-甲基腺苷（m6A）的发现和普遍性
N6-甲基腺苷，或称m6A，最早发现于20世纪70年代，至今仍是研究最广泛的RNA修饰。作为真核生物mRNA中最多的甲基化修饰，m6A已经在广泛的生物体中被观察到：酵母、植物、昆虫、哺乳动物，甚至是病毒。在哺乳动物中，这种表观遗传修饰存在于许多不同的组织中，在大脑、肾脏和肝脏中表达最高。它参与不同的生理过程，包括干细胞分化、细胞分裂、配子发育和生物节律，而m6A甲基化的异常已被证明与各种并发症，如肿瘤、肥胖和不孕症等有关。

m6A 甲基化的进展
直到最近十几年，科学家们才更好地了解了这种修饰的确切位置，它是如何随时间变化的，以及它是如何被控制的。这一进展是通过发现第一个RNA去甲基化酶--脂肪量和肥胖相关（FTO）蛋白[Jia 2011]，以及RNA甲基化免疫沉淀和高通量测序等技术进步而取得的，这些技术使研究人员能够准确绘制m6A在整个转录组中的分布。

m6A RNA修饰的增加、删除和功能
m6A是在腺苷残基的氮-6位置以化学方式添加一个甲基后形成的。它是一种可逆的修饰，主要发生在一个高度保守的mRNA序列的A上，称为RRACH模体，其中R可以是G或A（更倾向于G），H可以是U、A或C（更倾向于U）[Harper 1990]。m6A RNA甲基化是由三种主要的生物分子调节的：甲基转移酶，或称 "写入器"；去甲基化酶，或称 "擦除器"；以及结合蛋白，或称 "阅读器"，它们与m6A修饰的RNA相互作用，引起一系列的生物功能（图1）。

图1：lncRNA ZNRD1-AS1 promotes malignant lung cell proliferation, migration, and angiogenesis via the miR-942/TNS1 axis and is positively regulated by the m⁶A reader YTHDC2

m6A写入器
催化m6A RNA形成的甲基化酶是一个多组分复合物，由核心亚单位类甲基转移酶3（METTL3）、METTL14和Wilms tumor 1-associating protein（WTAP）以及补充组分组成，包括vir like m6A methyltransferase associated（VIRMA）、RNA binding motif protein 15（RBM15）和RBM15B。METTL3能与甲基供体S-腺苷甲硫胺酸（SAM）结合并催化m6A的形成[Bokar 1997]。它与METTL14形成稳定的复合物，产生的异源二聚体随后可以与WTAP结合，使甲基转移酶复合物在细胞核内定位[Ping 2014]。据报道，VIRMA、RBM15和RBM15B都与WTAP相互作用，并将该复合物招募到靶RNAs上[Patil 2016；Yue 2018]。

m6A擦除器
m6A去甲基化酶FTO和alkB homolog 5（ALKBH5）[Zheng 2013]可以通过去除RNA分子中的甲基基团来逆转m6A的甲基化过程。通过FTO介导的氧化脱甲基作用，m6A以阶梯式的方式转化为N6-羟甲基腺苷（hm6A），随后转化为N6-酰基腺苷（f6A），最后又还原为A（图2）[Fu 2013]。在ALKBH5对m6A进行去甲基化的过程中是否会产生这样的中间产物需要进一步调查[Toh 2020]。

图2：m6a修饰是可逆的过程。

m6A阅读器
m6A的生物功能主要涉及通过与m6A结合蛋白的相互作用对RNA进行转录后调节。特别值得注意的是YT521-B同源性（YTH）N6-甲基腺苷RNA结合蛋白（YTHDF1-3，YTHDC1-2）和异质核糖核酸蛋白（HNRNPA2B1，HNRNPC，HNRNPG）。研究人员发现，通过这些所谓的 "阅读器"，m6A几乎影响了核糖核酸生物学的每一个方面：结构、剪接、定位、翻译、稳定性和周转[Zaccara 2019]。

YTHDF1通过促进RNA与核糖体结合促进m6A-mRNA的翻译[Wang 2015]。YTHDF2介导m6A修饰的RNA的降解，包括mRNA和一些长非编码RNA[Wang 2014]。YTHDF3增强YTHDF1和YTHDF2与各自RNA底物的相互作用，从而促进蛋白质的合成或RNA的降解[Shi 2017]。YTHDC1调节替代剪接和含m6A的mRNA的核出口[Xiao 2016；Roundtree 2017]，而YTHDC2丰富了修饰转录物的翻译效率。HNRNPA2B1、HNRNPC和HNRNPG都被确定为以m6A依赖的方式调节替代剪接[Alarcón 2015; Liu 2015; Liu 2017]。除了在RNA新陈代谢中的核心作用外，m6A还是其他生理过程的一个因素，如细胞分化、免疫、炎症和昼夜节律钟[Hasting 2013]。异常的m6A甲基化已被牵涉到不同的病症：糖尿病、肥胖症、神经退行性疾病和癌症等。举例来看，最近在哺乳动物中发现的m6A甲基化酶 "写入器 "及其相关的去甲基化酶 "清除器"揭示了m6A修饰的可逆性，为m6A失调相关疾病提供了潜在的治疗目标。继续研究阐明m6A RNA甲基化机制的动态，及其各种组成部分，以及这些组成部分之间的相互作用，无疑将为新疗法的设计和开发提供思路。

参考文献：

• Alarcón CR, Goodarzi H, Lee H, Liu X, Tavazoie S, Tavazoie SF. HNRNPA2B1 Is a Mediator of m(6)A-Dependent Nuclear RNA Processing Events. Cell. 2015;162(6):1299-1308. doi:10.1016/j.cell.2015.08.011
• Bokar JA, Shambaugh ME, Polayes D, Matera AG, Rottman FM. Purification and cDNA cloning of the AdoMet-binding subunit of the human mRNA (N6-adenosine)-methyltransferase. RNA. 1997;3(11):1233-1247.
• Fu Y, Jia G, Pang X, et al. FTO-mediated formation of N6-hydroxymethyladenosine and N6-formyladenosine in mammalian RNA. Nat Commun. 2013;4:1798. doi:10.1038/ncomms2822
• Harper JE, Miceli SM, Roberts RJ, Manley JL. Sequence specificity of the human mRNA N6-adenosine methylase in vitro. Nucleic Acids Res. 1990;18(19):5735-5741. doi:10.1093/nar/18.19.5735
• Hastings MH. m(6)A mRNA methylation: a new circadian pacesetter. Cell. 2013;155(4):740-741. doi:10.1016/j.cell.2013.10.028
• Jia G, Fu Y, Zhao X, et al. N6-methyladenosine in nuclear RNA is a major substrate of the obesity-associated FTO [published correction appears in Nat Chem Biol. 2012 Dec;8(12):1008]. Nat Chem Biol. 2011;7(12):885-887. Published 2011 Oct 16. doi:10.1038/nchembio.687
• Liu N, Dai Q, Zheng G, He C, Parisien M, Pan T. N(6)-methyladenosine-dependent RNA structural switches regulate RNA-protein interactions. Nature. 2015;518(7540):560-564. doi:10.1038/nature14234
• Liu N, Zhou KI, Parisien M, Dai Q, Diatchenko L, Pan T. N6-methyladenosine alters RNA structure to regulate binding of a low-complexity protein. Nucleic Acids Res. 2017;45(10):6051-6063. doi:10.1093/nar/gkx141
• Patil DP, Chen CK, Pickering BF, et al. m(6)A RNA methylation promotes XIST-mediated transcriptional repression. Nature. 2016;537(7620):369-373. doi:10.1038/nature19342
• Ping XL, Sun BF, Wang L, et al. Mammalian WTAP is a regulatory subunit of the RNA N6-methyladenosine methyltransferase. Cell Res. 2014;24(2):177-189. doi:10.1038/cr.2014.3
• Roundtree IA, Luo GZ, Zhang Z, et al. YTHDC1 mediates nuclear export of N6-methyladenosine methylated mRNAs. Elife. 2017;6:e31311. Published 2017 Oct 6. doi:10.7554/eLife.31311
• Shi H, Wang X, Lu Z, et al. YTHDF3 facilitates translation and decay of N6-methyladenosine-modified RNA. Cell Res. 2017;27(3):315-328. doi:10.1038/cr.2017.15
• Toh JDW, Crossley SWM, Bruemmer KJ, et al. Distinct RNA N-demethylation pathways catalyzed by nonheme iron ALKBH5 and FTO enzymes enable regulation of formaldehyde release rates. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020;117(41):25284-25292. doi:10.1073/pnas.2007349117
• Wang X, Lu Z, Gomez A, et al. N6-methyladenosine-dependent regulation of messenger RNA stability. Nature. 2014;505(7481):117-120. doi:10.1038/nature12730
• Wang X, Zhao BS, Roundtree IA, et al. N(6)-methyladenosine Modulates Messenger RNA Translation Efficiency. Cell. 2015;161(6):1388-1399. doi:10.1016/j.cell.2015.05.014
• Xiao W, Adhikari S, Dahal U, et al. Nuclear m(6)A Reader YTHDC1 Regulates mRNA Splicing [published correction appears in Mol Cell. 2016 Mar 17;61(6):925]. Mol Cell. 2016;61(4):507-519. doi:10.1016/j.molcel.2016.01.012
• Yue Y, Liu J, Cui X, et al. VIRMA mediates preferential m6A mRNA methylation in 3'UTR and near stop codon and associates with alternative polyadenylation. Cell Discov. 2018;4:10. Published 2018 Feb 27. doi:10.1038/s41421-018-0019-0
• Zaccara S, Ries RJ, Jaffrey SR. Reading, writing and erasing mRNA methylation. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019;20(10):608-624. doi:10.1038/s41580-019-0168-5
• Zheng G, Dahl JA, Niu Y, et al. ALKBH5 is a mammalian RNA demethylase that impacts RNA metabolism and mouse fertility. Mol Cell. 2013;49(1):18-29. doi:10.1016/j.molcel.2012.10.015

m6A RNA甲基化相关试剂盒

m6A相关抗体