m6A还能调控蛋白翻译？没有动物实验照样17分+！

作者：张馨予

m6A还能调控蛋白翻译？没有动物实验照样17分+！

2022-03-14 10:49 来源: 小张聊科研

原标题：m6A还能调控蛋白翻译？没有动物实验照样17分+！

撰写：肥硕来源：小张聊科研平台的“科研讲坛”公众号，微信公众号搜索“科研讲坛”即可关注/扫描关注见文末

蛋白翻译是重要的生物学过程，通常起始于eIF4F介导的核糖体小亚基对mRNA 5’端m7G甲基化帽（cap）的识别。近年研究发现mRNA 5’端m6A甲基化也可作为翻译因子识别结合mRNA的标志。今天就跟大家分享一篇来自康奈尔大学钱书兵课题组的文章，发表在的Molecular Cell（IF: 17.97）上，文章一反常规课本中教授的m7G介导的翻译起始，数据分析与实验验证两个维度证实m6A也可招募核糖体小亚基起始翻译，为研究特定条件下mRNA的选择性翻译与翻译效率的调控提供了新思路。

一、背景介绍

蛋白翻译过程包括起始、延长和终止三个阶段。起始通常由 eIF4F（4A/4E/4G） 识别结合 mRNA 5‘甲基化帽子（m7G）介导，然而有研究发现抑制 eIF4F 后蛋白翻译依旧活跃。

mTOR 信号通路在调控核糖体小亚基识别mRNA即翻译的起始中发挥重要作用，mTOR可磷酸化下游 4EBP ，从而促进 eIF4F 识别结合 m7G 即促进翻译起始，然而有研究发现抑制 mTOR 对蛋白翻译的影响十分有限。

通常情况下，识别5’甲基化帽后，核糖体自5’向3’扫描，遇到起始密码子时，招募eIF2、GTP、起始Met-tRNAMet组成三元复合物（TC）开始多肽链的合成，即翻译延长，此过程受GCN2信号调控。

作者长期研究m6A修饰对mRNA的选择性翻译及蛋白翻译效率的影响，而m6A与m7G同为mRNA 5’端甲基化修饰的形式，故作者试图探索m6A 是否在非eIF4F依赖的翻译启动中发挥作用。

文章思路图

二、结果解析

1、细胞内大量mRNA的翻译对eIF4F抑制具有抵抗性【存在新机制】

作者选用野生型MEF细胞（eIF2α（S/S））与突变型MEF（eIF2α（A/A））以研究GCN2信号调控的翻译延长，用正常与饥饿两种培养条件以研究mTOR信号调控的翻译起始，发现仅野生型MEF组饥饿条件下的polysome profiling结果有变化，即翻译延长相对正常的情况下，mTOR调控的翻译起始的有无对翻译效率无显著影响，嘌呤霉素标记实验在蛋白水平验证了这一点。预示着存在其他的机制介导了核糖体小亚基对mRNA的识别，提供了新的翻译起始。

图1

2、生理状态下，非帽依赖的翻译依赖于m6A【推测新机制】

以往的文献报道了m6A可能在哺乳动物细胞中影响翻译起始，且m6A与m7G都是mRNA 5’端的甲基化，故作者试图探索m6A是否介导非m7G依赖的核糖体小亚基对mRNA的识别。作者构建METTL3敲低MEF细胞，与正常组比较，WB显示两组细胞内METTL3水平不受Torin（mTOR抑制剂）影响，且总蛋白WB显示敲低METTL3可在抑制mTOR信号通路基础上进一步抑制总蛋白合成。证明了METTL3以独立于mTOR信号通路的方式调控蛋白翻译。

图2

3、m6A介导了非eIF4F依赖的翻译【数据验证新机制】

METTL3对蛋白翻译调控的证实预示了m6A可能参与了新机制。细胞内全mRNA的m6A-seq显示mRNA 5’端m6A与eIF4F依赖性翻译特征性的多聚寡嘧啶（TOP）周围的序列互斥，且TOP mRNA 5’端m6A的频率与密度均低于非TOP mRNA。结合ribo-seq数据综合分析发现，对METTL3敏感的非TOP mRNA的5’端m6A水平高。高通量分析的结果意味着mRNA 5’端的m6A介导了非eIF4F依赖的翻译。

图3

4、METTL3识别的是m6A，而非m7G【实验验证新机制】