METTL16介導通過阻礙對剪接位點的識別從而抑制RNA剪接

　　RNA m⁶A修飾是目前RNA表觀遺傳領域研究的熱點，對于m⁶A的甲基化酶和去甲基化酶，相信大家也是耳熟能詳。事實上，大名鼎鼎的METTL3僅能結合約22%的m⁶A位點，這提示還有其他m⁶A甲基化酶。確實，在METTL3之后，METTL16也被鑒定為m⁶A甲基化酶，但是它的底物遠不如METTL3的底物豐富，主要是U6 snRNA和S-腺苷甲硫氨酸（SAM）合成酶MAT2A。值得注意的是，SAM是細胞甲基化的甲基供體，包括m6A修飾的甲基也來自SAM。因此，MAT2A的表達量與SAM的穩態密切相關。有趣的是，METTL16具有保守的N端甲基轉移酶結構和僅在脊椎動物中才有的C端無催化活性的VCR結構（vertebrate-conserved region）。已有研究證明METTL16的C端VCR對MAT2A的正確剪接很重要。那么，這就引出一個問題，在細菌到人中都保守的METTL16甲基轉移酶結構的功能是什么？

　　近日，來自瑞士日內瓦大學的Ramesh S. Pillai和David Homolka在Cell發表研究

　　Splice site m6A methylation prevents binding of U2AF35 to inhibit RNA splicing，該研究發現METTL16介導的3’剪接位點AG的m6A修飾可以阻礙U2AF35對剪接位點的識別，從而抑制RNA剪接。

　　為了回答METTL16甲基轉移酶結構的功能的問題，研究者利用線蟲中METTL16的同源蛋白METT-10開展實驗，因為METT-10不含VCR結構（圖1）。通過在m⁶A-IP-seq，研究者在線蟲中鑒定到了176個m6A位點（線蟲不具有METTL3-METTL14復合體，所以m6A水平較低）。通過對比敲除METT-10后m6A的變化，研究者進一步確定了METT-10也調控U6和SAM合成酶SAMS-3,SAMS-4,SAMS-5的m⁶A水平，這與METTL16在哺乳動物中的功能一致。然而，METTL16介導SAM合成酶3’UTR的m⁶A修飾，而METT-10催化的m⁶A卻是在SAM合成酶的2號內含子的3’剪接位點AG上。

　　圖1 線蟲和小鼠中METTL16的結構對比

　　由此，研究者推測，METT-10催化的m⁶A可能與可變剪接相關。確實，通過in vivo和in vitro實驗，研究者發現當3’剪接位點AG攜帶m⁶A修飾時，U2剪接輔助因子U2AF35無法正確識別這一位點，造成內含子的異常滯留。

　　以上實驗都是將線蟲培養在營養豐富的飲食條件下得到的，研究者意外的發現，當給予低營養條件時，METT-10調控SAM合成酶異常剪接的現象消失了。這提示了一種SAM的負反饋調節：即高營養時，細胞內SAM較豐富，METT-10通過介導SAM合成酶3’剪接位點的m6A修飾，抑制其正常的剪接，從而降低SAM的含量；而在低營養條件下，METT-10則不影響AM合成酶的剪接，從而保證SAM的產生（圖2）。但是尚不清楚METT-10如何響應營養變化。

　　圖2 不同營養條件下METT-10的功能

　　值得注意的是，線蟲和哺乳動物在低SAM情況下對SAM的調節不同。面對SAM的缺乏，線蟲是保證SAM合成酶的正常合成，一種聽之任之一切隨緣的態度；而哺乳動物卻急不可耐的通過METTL16的VCR結構促進SAM合成酶的剪接，顯示出對SAM含量的更高需求（圖3）。這可能與哺乳動物的胚胎發育更依賴SAM有關，也因此，在小鼠中敲除METTL16會造成胚胎死亡，而線蟲在缺失METT-10后仍能存活。

　　圖3 線蟲和小鼠中METTL16對SAM的響應

　　雖然哺乳動物的METTL16通過3’剪接位點調控SAM合成酶的剪接，但是研究者確實通過測序分析找到了一批在小鼠細胞中受METTL16調控的3’剪接位點，說明METTL16通過介導3’剪接位點AG的m⁶A甲基化，從而調控剪接的機制是保守的。但是對于小鼠和人中METTL16的靶基因還需更多的in vivo實驗驗證。

　　總的來說，該研究揭示了METTL16介導的m⁶A甲基化在可變剪接中的重要功能，并發現線蟲利用這一機制響應飲食的變化和SAM穩態。有趣的是，除了本研究提到的m⁶A調控SAM穩態，SAM也可以調控m⁶A水平：在飲食中限制甲硫氨酸的攝入能降低METTL3介導的m⁶A，并有望成為多囊腎病的新的治療思路。