Nat Plants | Polysome profiling应用：梁哲/俞皓团队揭示拟南芥mRNA m¹A修饰图谱与功能

RNA修饰在生命活动中扮演着至关重要的角色，目前已发现超过100种不同的RNA修饰类型，其中大部分在非编码RNA中被深入研究。高通量测序技术的突破极大地推动了我们对mRNA修饰的理解，揭示了它们在mRNA代谢和生理功能中的关键作用。

尽管取得了这些进展，但科学界对许多mRNA修饰机制的理解仍然十分有限。N¹-甲基腺苷（m¹A）最早于20世纪60年代被发现，随后被证明对维持tRNA结构与功能以及rRNA的生物发生至关重要。

在酵母和哺乳动物中，m¹A被确定为mRNA中的动态修饰，主要集中在靠近翻译起始位点的5' UTR区域以调节翻译过程。然而目前仅有两项关于植物m¹A修饰的研究，该修饰在模式植物拟南芥中的分布模式和功能仍然是个未解之谜。

2026年7月17日，中国农业科学院生物技术研究所梁哲与新加坡国立大学余皓团队合作，在Nature Plants上发表了题为“N¹-methyladenosine mRNA methylation in Arabidopsis” 的研究论文。该研究首次绘制了拟南芥全基因组范围内的单核苷酸分辨率m¹A甲基化图谱，揭示了m¹A作为一种动态表观转录组标记在植物发育和环境响应中的重要作用。

文章索引

【标题】N¹-methyladenosine mRNA methylation in Arabidopsis

【发表期刊】Nature Plants

【发表日期】2026年7月17日

【作者及团队】中国农业科学院生物技术研究所梁哲与新加坡国立大学俞皓团队

【IF】13.6

研究结果

一、绘制拟南芥不同组织中单核苷酸分辨率的m¹A修饰图谱

研究人员利用LC-MS/MS和m¹A-IP-seq技术，首次在单碱基分辨率上绘制了拟南芥10个不同组织的m¹A甲基化图谱。

研究发现m¹A修饰广泛存在且动态变化，主要富集在mRNA的5’ UTR区域，并优先出现在高表达的基因上。

二、m¹A与转录本水平呈正相关，与mRNA翻译呈负相关

通过整合转录组学与蛋白质组学数据分析，研究发现携带m1A修饰的基因通常具有更高的转录本丰度和更低的蛋白质与RNA比率（PTR）。

Polysome profiling多聚核糖体分析进一步证实，m¹A主要富集在翻译活性较低的mRNA组分中，表明m¹A可能抑制mRNA的翻译过程。

三、拟南芥中m¹A甲基转移酶（Writers）的鉴定

通过RNAi干扰、体外甲基化实验和LC-MS/MS检测，研究确定TRM6和TRM61共同组成拟南芥中的m¹A甲基转移酶复合物。

该复合物的功能依赖于底物RNA的tRNA样茎环结构和GUUCRA保守序列，这表明其底物识别机制在物种间具有保守性。

四、m¹A结合蛋白（Readers）的鉴定

利用RNA亲和层析结合质谱技术，研究鉴定出CP33B和ECT2是拟南芥中新型的m¹A阅读（reader）蛋白。

随后的EMSA实验证实，这两种蛋白均能特异性地结合含有m¹A修饰的RNA探针，其中ECT2可能同时作为m⁶A和m¹A的双重阅读蛋白。

五、ATH3与m¹A甲基转移酶互作并影响拟南芥的m¹A水平

研究通过LCI、Co-IP和体外pull-down等多种实验证实，ATH3蛋白能与m¹A甲基转移酶复合物TRM6-TRM61直接相互作用。

功能实验表明，ATH3通过抑制该复合物的RNA结合活性，从而负向调控细胞内mRNA的m¹A修饰水平。

六、m¹A在拟南芥ABA信号通路中至关重要

研究发现，m¹A修饰水平受ABA处理的显著影响，且m¹A写入、阅读和调控相关基因的突变体均表现出ABA超敏表型。

机制上，m¹A通过调控ABA信号通路关键正调控因子SNRK2.2的修饰水平和表达量，参与ABA信号响应过程。

总结

本研究系统地绘制了拟南芥m¹A修饰图谱，鉴定出其writer和reader蛋白，并阐明了m¹A修饰在调控mRNA翻译和ABA信号通路中的关键生物学功能。这些发现为植物表观转录组学研究开辟了新方向，并深化了我们对mRNA修饰介导的转录后调控的理解。