N6-甲基腺嘌呤
（
m
6
A
）
是一种可逆的RNA甲基化修饰，在基因表达调控中具有重要作用。研究发现，m
6
A修饰不仅存在于mRNA，还大量存在于染色质关联的具有调控功能非编码RNA
（chromatin-associated regulatory RNA，carRNA）
，并调节染色质的开放状态及基因转录活性，从而影响多种生物学过程。这些RNA的m
6
A修饰主要由m
6
A甲基转移酶复合物
（MTC）
进行催化形成，在该复合物中METTL3/METTL14异二聚体发挥核心作用，它们的结合对于MTC复合物的甲基转移酶活性至关重要。然而，目前尚不清楚METTL3/METTL14异二聚体的解聚是如何被调控的，并且也不清楚该过程是否能够对不同类型的RNA的m
6
A修饰进行特异性调控。
2025年3月17日，中山大学中山医学院
王金凯
教授课题组在
Molecular Cell
上发表了题为
Spatial control of m
6
A deposition on enhancer and promoter RNAs through co-acetylation of METTL3 and H3K27 on chromatin
的研究论文。该工作发现p300主要在H3K27ac染色质上催化METTL3乙酰化，从而抑制METTL3与METTL14的结合使METTL3脱离H3K27ac染色质，因此特异性地降低增强子RNA
（eRNA）
和启动子RNA
（paRNA）
的m
6
A修饰水平，从而在肿瘤细胞中促进铁死亡抑制基因的表达。在肿瘤细胞中高表达的激酶PAK2能够通过磷酸化METTL3而促进METTL3的乙酰化，从而抑制肿瘤细胞铁死亡的发生
（图2）
。
该研究揭示了一种通过METTL3在细胞内空间上的选择性乙酰化介导在不同染色质区域选择性调控m
6
A的新机制，阐明了细胞如何通过激酶把刺激信号通过METTL3乙酰化传递到m
6
A系统从而精细调控基因表达。
为了系统性的寻找参与METTL3/METTL14异二聚体解聚调控的相关蛋白，该研究团队设计了一个四环素诱导表达的双分子荧光互补
（BiFC）
的报告系统，在该系统中METTL3 和 METTL14分别与VENUS金色荧光蛋白的N端和C端融合，因此，只有当METTL3和METTL14结合后才能发出金色荧光。研究人员使用该报告系统联合全基因组CRISPR/Cas9筛选技术在A549细胞中鉴定出一系列调控METTL3和METTL14结合的潜在调控因子。通过分析发现METTL3与METTL14结合的抑制因子显著富集于组蛋白乙酰化酶和丝苏氨酸磷酸激酶相关通路，提示METTL3的乙酰化和磷酸化调控它们的结合。
随后，研究人员从筛选结果中挑选出抑制BiFC信号最为显著的乙酰化酶p300进一步进行探索。p300主要定位于启动子和增强子区域，负责H3K27ac修饰的形成，提示p300主要在H3K27ac染色质区域促进METTL3乙酰化。研究人员通过3D-SIM技术观察到METTL3与p300的共定位主要发生在H3K27ac区域，并通过一系列生化实验验证p300主要在染色质上催化METTL3乙酰化进而抑制METTL3与METTL14的结合。此外，类似于METTL14介导METTL3定位于H3K36me3，METTL14也可将METTL3募集于H3K27ac，因此METTL3乙酰化使其从H3K27ac染色质区域解离。研究人员通过CUT&Tag-seq证明p300催化METTL3乙酰化特异性地下调METTL3在H3K27ac染色质区域的结合。
为了进一步探索METTL3和METTL14结合的调控机制。研究团队从SIRT和HDAC两个去乙酰化酶家族蛋白质中鉴定出HDAC1可以对METTL3进行去乙酰化修饰，进而促进其与METTL14结合，并定位在H3K27ac。此外，作者还从基因组筛选结果中鉴定出PAK2激酶可通过磷酸化METTL3促进其被p300乙酰化修饰，进而调控METTL3与METTL14、H3K27ac的互作。
进一步，研究团队对p300介导的METTL3乙酰化修饰在m
6
A调控中的作用进行了深入研究。作者通过GLORI-seq、caRNA-seq、mRNA-seq发现：相对于H3K36me3标记常染色质区域及H3K9me3标记的异染色质区域，METTL3-3KR突变
（模拟去乙酰化）
更为显著地上调H3K4me1、H3K4me2、H3K4me3、H3K27ac、p300标记的活性增强子和启动子区域的m
6
A修饰，这主要导致了eRNA和paRNA上的m
6
A上调，并降低其稳定性，进而导致其关联的mRNA水平下调。
进一步的研究揭示METTL3乙酰化抑制eRNA和paRNA的m
6
A修饰在肺癌、肝癌、结直肠癌等多种肿瘤中发挥重要作用。该过程抑制了细胞的铁死亡，进而促进肿瘤细胞存活。PAK2抑制剂可通过METTL3乙酰化依赖的方式促进铁死亡诱导剂和化疗药顺铂
（CDDP）
引起的细胞死亡。最后，研究者通过TCGA数据揭示了PAK2主要在METTL3高表达的肺癌、肝癌、结直肠癌等肿瘤中影响患者的预后。
综上所述，
这项研究揭示了H3K27ac的乙酰化酶p300，主要在H3K27ac染色质区域通过催化METTL3乙酰化修饰，实现空间特异性地抑制METTL3的活性以及eRNA和paRNA的m
6
A修饰。
这一发现填补了我们对METTL3/METTL14异二聚体解聚调控方面认识的空白。同时，还揭示了METTL3/METTL14异二聚体解聚调控对m
6
A修饰的空间特异性调控作用。并且，揭示了该机制在肺癌、肝癌、结直肠癌等多种肿瘤细胞中对于抑制铁死亡的重要作用，为这些肿瘤的治疗提供新的潜在途径。
中山大学中山医学院的王金凯教授为本文的通讯作者，其课题组博士后黄翔、已毕业博士研究生张洁
（现吉首大学老师）
、博士后寸益贤、硕士研究生叶美君、博士后任志军为本文共同第一作者。王金凯教授课题组其他成员和中山大学肿瘤防治中心朱孝峰教授也为此工作做出重要贡献。此外，该研究受到北京大学伊成器教授和孙含笑博士在GLORI-seq技术给予的大力帮助。中山大学肿瘤防治中心李轩副教授和张海亮副教授、四川大学华西第二医院的麦佳博士也提供了宝贵意见。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.02.016
https://authors.elsevier.com/a/1kn7e3vVUPVZi7
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