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CAG-GFP报告小鼠验证m6A调控mRNA稳定性决定胚胎第二次细胞命运

2026-09-08     来源:南模生物     点击次数:34

哺乳动物早期胚胎发育经历两次关键的细胞命运决定:第一次在8-16细胞阶段,形成滋养层(TE)与内细胞团(ICM);第二次在胚胎期3.5天(E3.5),ICM进一步分化为上胚层(EPI)与原始内胚层(PrE)。PrE的形成依赖GATA6等先锋转录因子在短时间内快速上调。然而,这些转录因子蛋白水平如何在命运决定早期被快速提升,一直是发育生物学的关键难题。
 

​Epitranscriptomic regulation of mRNA stability in pivotal transcription factors modulates the second cell fate decision

2026年4月28日,同济大学高绍荣、高亚威团队与北京大学刘军团队在 Nature Communications 在线发表题为"Epitranscriptomic regulation of mRNA stability in pivotal transcription factors modulates the second cell fate decision"的研究论文,揭示了RNA上的N6-甲基腺苷(m6A)修饰通过调控mRNA稳定性,精细引导第二次细胞命运决定的机制。

南模生物为该研究提供了CAG-GFP绿色荧光报告小鼠。
早期胚胎中mRNA稳定性整体升高,优先稳定PrE相关基因
团队首先对小鼠早期胚胎进行转录组分析,发现从8细胞期到囊胚期,mRNA的整体稳定性明显升高,且这种升高先于谱系快速特化。利用外显子-内含子拆分分析(EISA)等方法,团队确认这一稳定性的提升主要源于转录后调控,而非可变剪接改变。更关键的是,PrE特异基因的稳定程度显著高于EPI或其他谱系基因,提示mRNA稳定性增强主要服务于PrE谱系的发育。

m6A甲基转移酶复合体缺失,损害PrE分化
随后,团队将视角聚焦到m6A修饰。他们发现mRNA稳定性的升高与m6A修饰水平呈正相关,而m6A正是通过其"写入"复合体(MTC)发挥作用。在体外利用全能样细胞和扩展多能干细胞诱导PrE分化的体系中,敲降MTC组分VIRMA或METTL3,均显著抑制PrE谱系细胞的分化、降低GATA6表达,并使细胞向EPI谱系偏移。

体内验证:敲除VIRMA/METTL3破坏胚胎PrE谱系发育
为在体内确证,团队通过向受精卵共注射多条sgRNA与Cas9 mRNA,构建了Virma与Mettl3敲除胚胎。结果显示,敲除任一基因均导致E4.5胚胎中SOX17阳性的PrE谱系细胞显著减少,而EPI(OCT4阳性)细胞增多,ICM总数无明显变化,TE谱系仅轻微减少。这表明m6A的缺失特异性地扰乱了PrE的分化进程。

机制:VIRMA沉积m6A,IGF2BP3识别并稳定靶mRNA
深入机制上,团队证明VIRMA在Gata6等PrE特异转录本上沉积m6A修饰,而m6A"阅读"蛋白IGF2BP3识别这些修饰后,增强了靶mRNA的稳定性并提升蛋白产出,从而促进PrE发育。敲降这些调控蛋白或定点去除Gata6上的m6A,都会在体内外损害PrE分化,并导致囊胚形成与类囊胚发育缺陷。

综上所述,此研究将m6A依赖的转录后调控定位为胚胎发育能力的关键"守门员",它作用于转录因子上游,精细调节谱系决定的节奏与精度,为干细胞工程及发育缺陷的干预提供了潜在思路。
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