何川教授eLife最新表观遗传学成果

　　

生物通报道：7月2日，国际著名学术期刊《eLife》在线刊登了芝加哥大学何川教授（Chuan He）和俄亥俄州立大学Li Wu带领的一项研究成果，题为“N6-methyladenosine of HIV-1 RNA regulates viral infection and HIV-1 Gag protein expression”。这项研究结果指出了HIV-1 RNA的m6A修饰在病毒感染和HIV-1蛋白合成过程中所发挥的作用。

何川教授主要从事化学生物学、核酸化学和生物学、遗传学等方面的研究。近年来在甲基化修饰，尤其是5hmC和m6A等方面获得了许多重要的发现。迄今已在Nature，Science等国际权威学术期刊发表了150余篇论文。曾荣获美国癌症研究青年科学家奖，凯克基金会医学研究杰出青年学者奖等多个奖项，并当选为顶级生命医学研究院HHMI研究员。他的最新研究成果请点击：何川教授亮点推荐中国学者成果：诊癌从血液入手；何川教授全面解读核酸上的那些修饰；何川教授Nature阐析新型RNA修饰。

宿主蛋白质与HIV-1的相互作用可显著调节病毒复制和发病机理。与HIV-1核酸或病毒蛋白相互作用的宿主蛋白，可增强或抑制细胞中病毒的复制。最近有研究分析了HIV-1 RNA的二级结构模型及其与病毒蛋白的相互作用，然而，目前还不太清楚宿主蛋白质是否能在转录后期修改HIV-1 RNA，这可能影响RNA和宿主或病毒蛋白之间的相互作用，从而影响HIV-1的感染。

N 6-methyladenosine (m6A)是在真核生物中最普遍的内部信使RNA(mRNA)修饰，并且在基因表达的转录后调控中扮演关键角色。这种甲基化是可逆的，可被一个reader蛋白家族特异性地识别。m 6A修饰广泛分布于哺乳动物的mRNAs中，富含在终止密码子的3’ 翻译区(UTR)，也出现在5 ' UTR和长外显子区。近40年来人们知道，流感病毒、腺病毒、劳斯氏肉瘤病毒和猴病毒40 的RNAs，是m 6 A甲基化的，然而，m6A修饰对病毒复制的影响尚不清楚。

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最近的研究显示， HIV - 1 RNA的m 6A修饰可显著影响病毒的复制和基因表达。Lichinchi等人报道称，HIV - 1 mRNA包含多个m 6A修饰，CD4 + T细胞系中的病毒感染，可提高宿主和病毒mRNAs中的m6A水平，从而表明在HIV - 1感染过程中有一种动态的m6A 甲基化调控。相比之下，Kennedy等人只在HIV-1 RNA基因组的3 ' UTR区发现了四个m6A修饰的集群，可增强病毒基因表达。

m6A在细胞mRNAs及其他类型的核RNAs中的动态添加、去除和识别，是由三组宿主蛋白协同调控的，包括腺苷酸甲基转移酶(writers)、m6A脱甲基酶(erasers)和m 6 A选择性结合蛋白(readers)。甲基转移酶复合体是由METTL3、METTL14和WTAP组成的，将m6A修饰添加到核RNAs。RNA脱甲基酶FTO和AlkBH5可去除RNA的m6A修饰。三个宿主蛋白质，包括YTHDF1、2和3(YTHDF1-3)，已经被确认为哺乳动物细胞中的选择性m 6A结合蛋白(readers)。这些m 6 A-reader蛋白优先结合甲基化的mRNA，并控制靶mRNA的稳定性和翻译。

人类YTHDF1-3蛋白包含一个保守的YTH RNA结合域，可优先结合含有m 6A的RNAs和与不同RNA蛋白质复合物相关联的P/Q/N-rich区域。Lichinchi等人最近报道，m 6 A writers的沉默或去除AlkBH5，可分别增加或减少HIV – 1的复制。Kennedy等人表明，HIV - 1 RNA 3 ' UTR区的 m 6A修饰，可通过招募细胞YTHDF蛋白质，而增强病毒基因的表达。然而，这两项研究都没有检测HIV - 1 RNA的m 6A修饰及其对初级CD4 + t细胞中HIV - 1复制有什么影响，也没有系统分析m 6A writers、erasers和readers在HIV - 1复制中的作用。

在这项研究中，研究人员表明，HIV - 1 RNA包含多个m 6 A修饰，富含在5’和3’ UTRs以及几个编码基因中。研究人员在HIV-1感染的细胞中，定位了YTHDF蛋白质结合的HIV-1 RNA中的特异位点。研究人员发现， YTHDF蛋白在靶细胞中的超表达，可显著抑制HIV - 1感染，而敲除初级CD4 + t细胞中的这些蛋白，可增强HIV - 1感染。

此外，m 6 A writers或erasers的敲除，可减少或增加HIV - 1 Gag合成，以及病毒生产细胞中的病毒粒子释放。这些研究结果指出了m 6 A reader、writer和eraser通过HIV-1 RNA的m6A修饰，在调节HIV-1 基因表达和病毒感染过程中发挥的重要功能。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
N6-methyladenosine of HIV-1 RNA regulates viral infection and HIV-1 Gag protein expression
Abstract: The internal N6-methyladenosine (m6A) methylation of eukaryotic nuclear RNA controls post-transcriptional gene expression, which is regulated by methyltransferases (writers), demethylases (erasers), and m6A-binding proteins (readers) in cells. The YTH domain family proteins (YTHDF1-3) bind to m6A-modified cellular RNAs and affect RNA metabolism and processing. Here we show that YTHDF1-3 proteins recognize m6A-modified HIV-1 RNA and inhibit HIV-1 infection in cell lines and primary CD4+ T-cells. We further mapped the YTHDF1-3 binding sites in HIV-1 RNA from infected cells. We found that overexpression of YTHDF proteins in cells inhibited HIV-1 infection mainly by decreasing HIV-1 reverse transcription, while knockdown of YTHDF1-3 in cells had the opposite effects. Moreover, silencing the m6A writers decreased HIV-1 Gag protein expression in virus-producer cells, while silencing the m6A erasers increased Gag expression. Our findings suggest an important role of m6A modification of HIV-1 RNA in viral infection and HIV-1 protein synthesis.