EMBO Rep丨Ribo-seq应用：王璐团队揭示tRNA m¹A修饰翻译调控造血干祖细胞发育新机制

造血干祖细胞（HSPCs）通过精细平衡的自我更新、分化与休眠来维持脊椎动物终生的血液细胞供应。在脊椎动物胚胎发育过程中，最早的HSPCs由主动脉-性腺-中肾（AGM）区域的主动脉腹侧壁生血内皮细胞（HECs）经内皮-造血转化（EHT）产生。

EHT发育过程伴随着显著活跃的核糖体生物发生以及对蛋白质合成的强烈需求，提示翻译调控在细胞命运特化中发挥核心作用。转运核糖核酸（tRNA）修饰构成了翻译控制的关键表观转录组学调控层级，能够精确维持tRNA结构稳定性并影响mRNA翻译的效率与保真度。

其中N¹-甲基腺苷（m¹A）修饰尤其是位于tRNA第58位的m¹A58修饰由TRMT61A/TRMT6甲基转移酶复合物催化，是广泛参与代谢与干细胞稳态的重要翻译调控机制。然而在胚胎造血发生过程中，tRNA修饰介导的特定蛋白质翻译重塑网络及其如何精准指导生血内皮向HSPC转变的具体分子机制仍未完全阐明。

近日，中国医学科学院王璐团队在EMBO reports上发表了题为“tRNA m¹A modification ensures HSPC production via modulating Nrf1 translation in zebrafish”的研究论文。该研究发现，核糖体蛋白bL27扮演着一个“门控蛋白”的角色，其主要功能是防止负责拯救停滞核糖体的tmRNA-SmpB复合物干扰正在进行正常翻译的核糖体。

文章索引

【标题】tRNA m¹A modification ensures HSPC production via modulating Nrf1 translation in zebrafish

【发表期刊】EMBO reports

【发表日期】2026年5月27日

【作者及团队】中国医学科学院王璐团队

【IF】6.2

研究结果

一、Trmt61a在斑马鱼胚胎HSPC发生中发挥必需作用

通过全胚胎原位杂交、qPCR和活体共聚焦显微成像等技术，研究发现trmt61a在生血内皮细胞和HSPC中高度富集。

敲低或母体-合子基因敲除trmt61a会导致AGM区域的runx1和cmyb等HSPC标志物显著下调，并伴随各造血谱系分化受损。

二、Trmt61a及其介导的tRNA m¹A58修饰以细胞自主性方式调控HSPC发生

通过构建催化死区突变体和酶活位点敲入斑马鱼品系，并结合超高效液相色谱-串联质谱分析，证明Trmt61a对HSPC的支持作用依赖于其催化tRNA m¹A58修饰的酶活性。

内皮细胞特异性回补野生型trmt61a而非催化突变体能够挽救缺陷表型，证实该过程具有内皮细胞自主性。

三、trmt61a缺陷通过激活p53依赖性细胞凋亡阻碍HSPC产生

转录组测序及基因集富集分析显示，trmt61a缺陷显著上调了p53信号通路及细胞凋亡相关基因的表达。

通过脱氧核糖核酸末端转移酶介导的缺口末端标记检测与p53功能缺失实验，证实抑制p53能够有效减少背主动脉区域的细胞凋亡并恢复HSPC的产生。

四、trmt61a缺陷导致Nrf1下调并损伤线粒体生物发生

基于数据非依赖采集蛋白质组学和流式细胞术分析发现，trmt61a缺陷引起细胞内蛋白质合成全局减弱以及线粒体生物发生相关蛋白显著减少。

其中线粒体生物发生的主效调控因子Nrf1蛋白表达水平在trmt61a缺陷时大幅降低，而nrf1敲低同样会引起线粒体含量下降并表型复制HSPC缺陷。

五、Trmt61a通过m¹A58修饰特异性调控Nrf1的翻译效率

结合tRNA甲基化测序、Ribo-seq核糖体印迹分析以及Polysome profiling多聚核糖体分析，发现trmt61a缺失导致全局翻译效率下降，且受损基因偏好富集受m¹A58调控的密码子。

通过设计密码子优化且不改变氨基酸序列的nrf1突变体并进行回补实验，证实密码子优化后的nrf1能够成功恢复Nrf1蛋白水平并挽救trmt61a缺陷引起的HSPC生成障碍。

六、Trmt61a介导的tRNA修饰保障线粒体稳态与造血发生

通过综合解析体内外实验证据，明确了Trmt61a介导的tRNA m¹A58修饰在EHT过程中的关键枢纽地位。

该调控轴协调了翻译效率、线粒体代谢和细胞存活，确保了脊椎动物胚胎造血系统的正常建立。

总结

综上所述，本研究揭示了tRNA m¹A58修饰在脊椎动物胚胎HSPC发生中的核心调控作用。该机制通过维持Nrf1等蛋白的高效翻译来保障线粒体完整性和细胞存活，为理解表观转录组学在干细胞命运决定中的作用提供了重要范例。