研究揭示RNA甲基化修飾調控哺乳動物細胞微環境維持機制

　　近期，中國科學院西北生態環境資源研究院西北高原生物研究所研究員楊其恩課題組以小鼠為模型，揭示RNA甲基化修飾調控哺乳動物精原干細胞微環境維持的新機制。

　　成體干細胞命運決定受到特殊微環境調控，在大多數組織中，微環境的形成和維持機制并不明確。精原干細胞是一類經典的成體干細胞，是哺乳動物精子發生的基礎。精原干細胞自我更新和分化間的精準平衡依賴于體細胞信號，尤其是支持細胞分泌的生長因子，如GDNF、FGF2和CXCL12等。精原干細胞命運決定異常引起的生殖細胞枯竭導致不育，而生殖細胞過度增殖導致腫瘤的出現。目前，支持細胞特異表達微環境因子的轉錄和轉錄后調控機制仍未知。

　　N⁶-methyladenosine（m⁶A）是真核生物mRNA一種普遍的轉錄后修飾，主要由METTL3、METTL14和WTAP形成的甲基轉移酶復合體共同催化完成。西北高原所高原生殖生物學科組研究人員發現WTAP、METTL3與METTL14在小鼠睪丸細胞中均有分布，但是WTAP在支持細胞中特異性高表達。為研究WTAP在支持細胞中的功能，研究人員利用CRISPR/Cas9技術，構建支持細胞條件性敲除Wtap小鼠模型，發現敲除小鼠雄性不育。為分析不育的直接原因，科研人員開展細胞增殖示蹤、形態分析和精原干細胞移植等試驗，發現和同窩對照小鼠相比，條件性敲除小鼠精母細胞減數分裂和精子變形未受影響，但是未分化精原細胞的數量隨年齡增長而大幅減少，增殖和分化能力受損，精原干細胞逐漸變少以至最終枯竭。結合支持細胞m⁶A測序、轉錄組與翻譯組測序聯合分析，研究人員發現，WTAP介導的m⁶A修飾在支持細胞基因可變剪接、轉錄與翻譯過程中發揮關鍵作用，尤其是直接參與調控精原干細胞微環境因子CXCL12和CSF1的轉錄，間接影響GDNF的表達。該調控機制的闡明，為學界進一步研究RNA甲基化等轉錄后修飾在成體干細胞微環境維持中的作用提供借鑒，為深入研究哺乳動物精原干細胞和體細胞互作的分子機理提供新方向。

　　相關研究結果以WTAP Function in Sertoli Cells Is Essential for Sustaining the Spermatogonial Stem Cell Niche為題，發表在Stem Cell Reports上。西北高原所博士賈功雪、中科院分子細胞科學卓越創新中心博士林震、西北高原所博士生閆榮格為論文的共同第一作者，楊其恩為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金、青海省自然科學基金項目（團隊）、中科院、青海省人才計劃的支持。

圖1.支持細胞中WTAP介導的m⁶A修飾調控精原干細胞命運決定的模式圖

圖2.支持細胞中WTAP缺失導致精原干細胞庫受損與相關基因表達紊亂