文献解析|METTL14在染色质调控中的新功能：独立于METTL3和m6A修饰的调控机制

METTL14在染色质调控中的新功能

近年来，RNA上的m6A修饰作为一种重要的表观遗传修饰方式，受到了广泛的关注。m6A修饰主要影响RNA的命运调控，包括RNA的剪接、转运、降解和翻译等过程，这些过程对于细胞生物学功能的正常发挥至关重要。m6A修饰主要由METTL3/METTL14复合物催化产生，其中METTL3作为催化亚基，而METTL14则起到辅助和稳定复合物的作用。过去的研究主要集中在METTL3/METTL14对于细胞质中mRNA的调控作用，然而，近年来有研究表明METTL3以及m6A修饰也参与染色质的调控，但对于METTL14在染色质上是否存在独立于METTL3以及m6A修饰的调控功能，尚不清楚。

近日，复旦大学生物医学研究院的沈宏杰、徐文绮与牛津大学Ludwig肿瘤研究所的Yang Shi教授合作，在Cell Reports杂志上发表了一项题为“METTL14 Regulates Chromatin Bivalent Domains in Mouse Embryonic Stem Cells”的研究论文。该研究首次揭示了METTL14在小鼠胚胎干细胞（mESC）中调控染色质二价结构域修饰的功能，并且这一调控作用不依赖于METTL3以及m6A修饰。

研究背景与目的

m6A修饰作为RNA上的一种重要修饰方式，对于RNA的功能调控具有重要影响。然而，近年来有研究表明，METTL3以及m6A修饰也参与染色质的调控。例如，METTL3被发现在染色质上结合并影响某些基因的表达。然而，对于METTL14在染色质上是否存在独立于METTL3以及m6A修饰的调控功能，尚缺乏深入研究。因此，本研究旨在探讨METTL14在染色质调控中的新功能，并揭示其调控机制。

研究方法与结果

研究者首先利用染色质免疫共沉淀（ChIP）技术，分析了METTL3和METTL14在小鼠胚胎干细胞中结合染色质的图谱。结果发现，METTL3和METTL14的结合图谱存在显著差异。METTL3主要结合在H3K9me3修饰标记的逆转录转座元件IAP位点，而METTL14则主要结合在H3K27me3和H3K4me3修饰共同标记的二价结构域。

二价结构域是染色质上一种特殊的结构域，同时具有H3K27me3和H3K4me3两种修饰，这种修饰模式使得二价结构域上的基因在保持沉默的同时，又具有一定的转录活性潜力。研究者进一步发现，当METTL14缺失时，H3K27me3的修饰水平显著降低，而H3K4me3的修饰水平则显著增加，导致二价结构域上的基因被激活。

为了验证METTL14对于二价结构域上组蛋白修饰的调节是否独立于METTL3介导的m6A功能，研究者构建了野生型以及与m6A功能相关的位点突变的METTL14蛋白（R298A、D312A）。结果发现，无论是野生型还是突变型的METTL14蛋白，都能够回补H3K27me3和H3K4me3的变化。这表明METTL14对于二价结构域上组蛋白修饰的调节确实是独立于METTL3介导的m6A功能的。

在分子机制上，研究者进一步发现METTL14能够与H3K27me3的甲基转移酶PRC2和H3K4me3的去甲基转移酶KDM5B相互作用。敲除METTL14会导致PRC2和KDM5B在二价结构域上的结合降低，提示METTL14是通过促进PRC2和KDM5B在二价结构域上的结合，从而影响组蛋白修饰，进而调控二价结构基因的表达。

为了进一步研究METTL14对于H3K27me3修饰的影响，研究者构建了METTL14的快速降解细胞，利用dTAG-13小分子处理24小时快速降解内源METTL14蛋白。结果发现，在METTL14快速降解后，H3K4me3修饰水平上升，但H3K27me3修饰水平只有微弱的降低。由于异染色质修饰H3K27me3相对稳定，研究者推测H3K27me3可能需要比较长的时间才能降低。为了验证这一推测，研究者利用EZH2的抑制剂处理去除细胞内的H3K27me3修饰后撤除抑制剂观察H3K27me3重建。同时利用快速降解系统降解METTL14蛋白，结果发现METTL14蛋白确实能够促进H3K27me3修饰的重建。

讨论与展望

本研究首次揭示了METTL14在小鼠胚胎干细胞中调控染色质二价结构域修饰的功能，并且这一调控作用不依赖于METTL3以及m6A修饰。这一发现为理解METTL14在染色质调控中的新功能提供了新的视角，也为研究染色质结构和功能的调控机制提供了新的思路。

然而，本研究也存在一些局限性。例如，研究者主要关注了H3K27me3和H3K4me3两种修饰，但染色质上还存在其他多种修饰方式，这些修饰方式是否也受到METTL14的调控尚不清楚。此外，本研究主要集中在小鼠胚胎干细胞中，对于其他类型的细胞是否存在类似的调控机制也需要进一步探索。

未来的研究可以从以下几个方面展开：首先，可以进一步探讨METTL14对于其他染色质修饰方式的调控作用；其次，可以研究METTL14在不同类型的细胞中的调控机制是否存在差异；最后，可以深入研究METTL14调控染色质结构和功能的分子机制，为理解细胞生物学功能的正常发挥以及疾病的发生发展提供新的线索和思路。

结论

综上所述，本研究揭示了METTL14在小鼠胚胎干细胞中调控染色质二价结构域修饰的新功能，并且这一调控作用不依赖于METTL3以及m6A修饰。这一发现不仅为理解METTL14在染色质调控中的新功能提供了新的视角，也为研究染色质结构和功能的调控机制提供了新的思路。未来的研究将进一步深入探讨METTL14在染色质调控中的功能和机制，为理解细胞生物学功能的正常发挥以及疾病的发生发展提供更多的线索和思路。

本研究的第一作者是复旦大学生物医学研究院的牧蔓狄博士生，通讯作者为复旦大学生物医学研究院的沈宏杰、徐文绮以及牛津大学Ludwig肿瘤研究所的Yang Shi教授。这一研究成果的发表，对于推动METTL14以及染色质调控领域的研究具有重要意义。