Cell Reports | 甲藻mRNA高丰度m1A修饰：基因转录后调控的新方式

在真核生物中，基因表达的调控机制通常涉及转录和转录后的复杂平衡，其中，RNA修饰是实现转录后调控的常见机制。在典型的真核生物中，m6A 修饰是 mRNA 内部已知最丰富的修饰，而 mRNA 中的 m1A 修饰则相对稀少，这导致 m1A 修饰的作用和功能仍存在许多争议和未知。甲藻作为一类独特的海洋单细胞真核生物，相较于典型真核生物，其基因表达在转录层面的调控更为简单，而是更多地依赖转录后调控，因而，甲藻为研究真核细胞基因表达调控的多样性提供了独特的生物学模型。

近期，南方科技大学医学院陈浩团队，联合郑州大学第一附属医院徐家伟团队、深圳市人民医院袁杰团队在EMBO Reports上发表了题为Abundant mRNA m1A modification in dinoflagellates: a new layer of gene regulation的研究论文。本研究首次揭示了甲藻 mRNA 内部不仅含有与典型真核生物相当的 m6A 修饰，而且还拥有迄今为止在真核生物中发现的最高水平的mRNA内部 m1A 修饰，这种 m1A 修饰的含量（~3%）甚至比甲藻内部的相应 m6A 修饰高出一个数量级。

该研究综合应用了液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）、免疫共沉淀测序（MeRIP-seq）、m1A-TGIRT-seq 和核糖体测序（Ribo-seq）等技术，揭示了甲藻 mRNA 中 m1A 修饰的单碱基分布图谱及其在基因表达中的潜在功能。研究结果显示，在甲藻 Amphidinium carterae 中鉴定出了 6549 个 m1A 位点。这些位点的序列特征与典型真核生物中的 m1A 修饰保守基序（tRNA T-loop 结构）明显不同，并分布于 3196 个基因的转录本中，其中许多基因涉及碳和氮代谢的调控。与典型真核生物不同的是，甲藻mRNA中的m1A修饰主要富集在3'非翻译区（3'UTR），且其水平与翻译效率呈负相关，这表明m1A可能通过抑制翻译来影响基因表达。进一步分析发现，m1A修饰与mRNA的丰度和结构特性密切相关。具有m1A修饰的基因通常表达水平较高，且这些修饰主要集中在结构较为稳定的mRNA片段上。在氮缺乏的环境压力条件下，甲藻 m1A 的整体修饰水平显著下降。进一步分析显示，许多含有 m1A 修饰的转录本的翻译效率也发生了动态变化。这表明 m1A 修饰不仅参与了正常条件下的基因表达调控，还在应对营养匮乏等环境压力时发挥了潜在的重要作用，帮助甲藻适应恶劣环境。

综上所述，该研究首次绘制了甲藻中m1A修饰的全面图谱，并揭示了 m1A 作为转录后调控机制的潜在作用。这为理解甲藻等非典型真核生物的基因表达调控机制提供了全新的见解，同时为进一步探索真核生物 mRNA m1A 修饰的调控功能提供了新的研究模型。

南方科技大学高级研究学者李茺平、南方科技大学博士研究生李莹、南方科技大学硕士研究生王雨词（已毕业）及郑州大学博士研究生郭佳为论文共同第一作者。南方科技大学医学院陈浩助理教授、郑州大学第一附属医院徐家伟教授及深圳市人民医院袁杰教授为论文共同通讯作者，南方科技大学医学院为论文第一和通讯单位。

论文链接：

https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44319-024-00234-2