RNA 5-Methylcytosine Facilitates the Maternal-to-Zygotic Transition by Preventing Maternal mRNA Decay
文章翻译：RNA 5-甲基胞嘧啶通过阻止母源mRNA降解促进母源-合子转换
图文摘要
亮点
- RNA-BisSeq揭示了斑马鱼胚胎发育过程中动态的RNA m⁵C修饰图谱。
- Ybx1优先识别m⁵C修饰的mRNA。
- Ybx1缺失导致斑马鱼胚胎原肠胚早期发育缺陷。
- Ybx1与Pabpc1a协同调控m⁵C修饰的母源mRNA稳定性。
作者
杨莹、王璐、韩晓等（通讯作者：马金彪、刘峰、杨运桂）
核心发现
RNA修饰在多种生理过程中发挥重要作用。Yang等人通过RNA-BisSeq技术全面解析了斑马鱼早期胚胎中RNA m⁵C的修饰图谱，发现m⁵C修饰的母源mRNA通过Ybx1和Pabpc1a的协同作用在母源-合子转换（MZT）期间保持稳定。
正文翻译
摘要
母源-合子转换（MZT）是胚胎发育中母源环境向合子驱动发育转变的关键过程，但母源mRNA在此期间的动态调控机制尚不明确。本研究通过全基因组水平的RNA 5-甲基胞嘧啶（m⁵C）修饰分析发现：
- m⁵C修饰的母源mRNA在MZT期间更稳定；
- Ybx1蛋白通过其冷休克结构域（CSD）中的Trp45残基优先识别m⁵C修饰；
- Ybx1与mRNA稳定因子Pabpc1a共同以m⁵C依赖的方式维持靶标mRNA的稳定性。
该研究揭示了m⁵C修饰在斑马鱼早期发育中调控母源mRNA稳定性的新机制。
引言
MZT涉及母源RNA/蛋白清除和合子基因组激活（ZGA），是胚胎发育的核心事件。斑马鱼中，母源mRNA的降解受miR-430、非最优密码子使用、m⁶A修饰和尿苷化调控，但多数母源mRNA的降解机制仍未知。m⁵C是mRNA中广泛存在的修饰，由NSUN2/TRM4B催化，在核输出（ALYREF介导）和干细胞分化中起作用。本研究首次发现m⁵C通过Ybx1-Pabpc1a复合物稳定母源mRNA。
结果
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m⁵C维持mRNA稳定性
- RNA-BisSeq鉴定出斑马鱼胚胎中2,902–7,521个m⁵C位点（图1B），修饰水平动态变化（质谱验证，图S1E）。
- m⁵C修饰的母源mRNA（占比54.77%-63.41%）比未修饰的mRNA更稳定（图1C-D），半衰期延长（图1E）。
- 高m⁵C水平的mRNA富集于细胞周期和蛋白质转运相关通路（图1H）。
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Ybx1是m⁵C结合蛋白
- RNA亲和层析与质谱鉴定出Ybx1特异性结合m⁵C（图S2A-D）。
- 晶体结构显示Ybx1的CSD通过Trp45与m⁵C形成π-π堆叠（结合亲和力提高3倍，图2B-D）。
- RIP-Seq证实Ybx1偏好结合CDS区的m⁵C位点（图2E-F）。
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Ybx1缺失导致胚胎发育缺陷
- Ybx1缺失导致原肠胚期停滞（图3B），伴随6,339个mRNA加速降解（图3C）。
- 过表达野生型Ybx1（而非W45A/W45F突变体）可挽救表型（图3D-E）。
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Ybx1招募Pabpc1a稳定mRNA
- IP-MS发现Ybx1与Pabpc1a相互作用（图4A-C），共调控646个母源基因（图4F-H）。
- Ybx1缺失降低Pabpc1a的RNA结合能力（图4I-J）。
- 报告基因实验证实m⁵C依赖的mRNA稳定性需要Ybx1/Pabpc1a（图5）。
讨论
本研究阐明了m⁵C-Ybx1-Pabpc1a轴在MZT中稳定母源mRNA的新机制，与m⁶A促降解的作用形成对比。Ybx1通过Trp45识别m⁵C的模式不同于ALYREF的电荷相互作用，体现了修饰识别的多样性。该发现为RNA表观遗传调控发育提供了新视角。
方法
详见STAR Methods，包括RNA-BisSeq、质谱、晶体结构解析、CRISPR/Cas9突变体构建等。
数据资源
数据已存入GEO（GSE120643-6）、PDB（6A6J）和PeptideAtlas（PASS01262-3）。
关键图表说明
- 图1：m⁵C修饰的mRNA在MZT期间更稳定。
- 图2：Ybx1通过Trp45特异性识别m⁵C。
- 图3：Ybx1缺失导致胚胎发育停滞。
- 图4：Ybx1与Pabpc1a协同稳定mRNA。
- 图5：m⁵C修饰直接增强报告基因稳定性。
（注：此为精简翻译，完整细节请参考原文图表及补充材料。）