m5C RNA甲基化調節神經幹細胞的分化和運動性

RNA甲基化是指發生在RNA分子上不同位置的甲基化修飾現象，常見的RNA轉錄後修飾方式有6-甲基腺嘌呤(m6A)和5-甲基胞嘧啶(m5C)等。

m5C是由一蛋白家族——m5C甲基化轉移酶介導的，NSUN2是家族成員之一，其介導了絕大多數tRNAs和一小部分ncRNAs（非編碼RNA）和emRNAs（編碼RNA）的甲基化。

m5C甲基化酶NSUN2的功能缺失突變可引起人的神經發育紊亂，然而其引起頭小畸形的細胞進程的潛在機制還未闡明清楚。本文就揭示了NSUN2對神經幹細胞的分化和運動能力的作用機制（Stem Cell Report，影響因子：7.338)。

NSUN2缺失會抑制人神經上皮細胞分化

本研究發現NSUN2在人腦發育的早期神經上皮祖細胞中表達，並且其表達水平會在人神經上皮幹細胞的體外分化過程逐漸減少。在NSUN2缺失的發育中的小鼠大腦皮層中，祖細胞會積累，上層神經元會減少，也即神經上皮細胞分化水平受到抑制。

NSUN2缺失能引起RNA的m5C缺失

NSUN2缺失後tRNA甲基化的缺失，進而使血管生成素引起的內源性核苷酸裂解增多，tRNA裂解組分5』-tRNA片段會在NSUN2-/-大腦中積累。NSUN2的缺失和血管生成素的存在都會損壞神經上皮幹細胞的神經元細胞分化。

圖註：m5C RNA甲基化測序揭示NSUN2-/-小鼠大腦RNA中m5C的缺失

為了鑒定NSUN2的甲基化靶點，研究者通過m5C RNA甲基化測序對野生型和NSUN2-/-小鼠的額葉腦區進行檢測。結果顯示所有物種的RNA中由C轉化為U的平均轉化率>90%，而tRNA的轉化率最低。另外，彙集的野生組樣本中甲基化>10%的轉錄本在基因敲出小鼠中甲基化水平較低。然而，編碼RNA中的甲基化差異主要發生在低覆蓋率的轉錄本中，除了tRNA以外，甲基化水平>20%的m5C位點的總量很低。這提示可能只有一小部分轉錄本攜帶NSUN2依賴的m5C位點。

接下來研究者將進一步揭示tRNA去甲基化對在NSUN2缺失情況下神經細胞分化功能的影響。

圖註：小RNA測序揭示5』源tRNA片段在NSUN2-/-小鼠大腦中富集

血管生成素可使tRNAs剪切成小ncRNAs，從而降低總蛋白合成。NSUN2介導的甲基化的tRNAs對血管生成素有更高的親和力。

為了鑒定缺乏NSUN2的tRNA片段，研究者對野生型和NSUN2-/-小鼠額前區域進行小RNA測序，並將不同丰度的tRNA源的小ncRNAs分類成5』源和3』源tRNA片段。其中，5』源tRNA片段丰度顯著超過3』源ncRNAs和其他片段。因此，缺失NSUN2可增加未甲基化的tRNAs的剪切，並導致小鼠大腦發育過程中5』源tRNA片段的富集。後續研究發現血管生成素介導的tRNA剪切會影響人神經上皮幹細胞的分化。

NSUN2缺失可抑制神經幹細胞運動性

NSUN2缺失可抑制神經細胞向趨化因子成纖維生長因子2的遷移，NSUN2缺失導致的神經細胞分化功能損傷可能是由其不能高效地對生長因子做出應答而引起的。

參考文獻：FloresJ V, Cordero-Espinoza L, Oeztuerk-Winder F, et al. Cytosine-5 RNA MethylationRegulates Neural Stem Cell Differentiation and Motility[J]. Stem CellReports, 2017, 8(1):112.

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