Mol Cell丨m⁶A测序应用：北大伊成器揭示PARP1催化写入蛋白修饰介导的RNA m⁶A稳态反馈机制

N⁶-甲基腺苷（m⁶A）是真核生物mRNA中最丰富的内部化学修饰之一，能够影响RNA剪接、稳定性、定位和翻译等多个环节。m⁶A主要由METTL3、METTL14和WTAP组成的写入复合体安装，由FTO和ALKBH5等去甲基化酶擦除，并由YTH家族蛋白和IGF2BPs等阅读蛋白识别。

不同组织和细胞通常将m⁶A水平维持在相对狭窄的稳态范围内，过量修饰可能损害溶酶体功能和葡萄糖代谢并产生细胞毒性。m⁶A失衡与胚胎发育、造血、免疫调控、生殖、神经疾病及肿瘤发生发展等过程密切相关，癌症中异常升高的m⁶A可重塑基因表达程序并促进增殖和转移。

现有写入、擦除和阅读体系尚不能完全解释m⁶A稳态的形成，因为组织中的m⁶A水平与去甲基化酶表达量相关性较弱，部分组织甚至缺乏明显的FTO表达。PARP1是感知DNA损伤并催化蛋白腺苷二磷酸核糖基化的重要酶，已知参与DNA修复、染色质重塑和应激反应，但其介导的信号是否直接参与m⁶A稳态调控仍缺乏清晰机制。

2026年10月13日，北京大学伊成器团队在Molecular Cell上发表了题为“A feedback mechanism of m⁶A via PARP1-mediated ADP ribosylation of METTL3/METTL14”的研究论文。本文揭示了N⁶-甲基腺苷修饰通过胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白、聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1和甲基转移酶样蛋白3/14复合物介导的负反馈调节新机制。

文章索引

【标题】A feedback mechanism of m⁶A via PARP1-mediated ADP ribosylation of METTL3/METTL14

【发表期刊】Molecular Cell

【发表日期】2026年10月13日

【作者及团队】北京大学伊成器团队

【IF】16.0

研究结果

一、PARP1是潜在的m⁶A调控因子

研究整合226个RNA结合蛋白的CLIP-seq或RIP-seq数据、GLORI-seq数据和AI蛋白互作预测结果，筛选出PARP1这一潜在m⁶A调控因子。

PARP1的RIP-seq结果显示，其结合RNA富集高m⁶A水平和DRACH序列，但纯化蛋白实验表明PARP1本身不能选择性识别m⁶A，提示其需要其他蛋白介导募集。

二、IGF2BP1和IGF2BP2募集PARP1至m⁶A修饰RNA

FLAG-PARP1免疫沉淀质谱（IP-MS）和免疫共沉淀实验显示，PARP1可与IGF2BP1、IGF2BP2、IGF2BP3、YTHDC2及m⁶A写入复合体互作。

体外RNA结合实验、m⁶A探针拉下实验以及IGF2BP敲低后的PARP1RIP-seq表明，IGF2BP1和IGF2BP2能够特异性增强PARP1对m⁶A修饰RNA的结合，而降低细胞m⁶A水平的METTL3抑制剂STM2457会削弱这种结合。

三、m⁶A写入复合体发生腺苷二磷酸核糖基化

细胞过表达、MNNG诱导、体外重构反应和蛋白互作实验显示，PARP1能够与METTL3结合，并对METTL3和METTL14进行腺苷二磷酸核糖基化，而WTAP不发生明显修饰。

质谱鉴定出METTL3的S2、K12和E20是主要修饰位点，三位点联合突变可使METTL3的总体修饰信号降低约80%。

四、腺苷二磷酸核糖基化抑制m⁶A形成

电泳迁移率变动分析（EMSA）、RNA拉下实验和生物层干涉测量（BLI）显示，METTL3和METTL14被腺苷二磷酸核糖基化后，RNA结合能力明显下降，体外甲基化实验中的m⁶A形成也随之减少。

MNNG或紫外线刺激可快速降低细胞中可溶性RNA和染色质相关RNA的m⁶A水平，而催化失活的PARP1突变体E988K会提高m⁶A水平，GLORI测序进一步证明，PARP1催化活性能够广泛调节转录组m⁶A修饰。

五、PARP抑制剂和PARP抑制剂耐药均伴随m⁶A升高

研究团队利用奥拉帕利处理、患者来源异种移植（PDX）模型和PARP抑制剂耐药细胞，发现长期PARP抑制会使m⁶A水平升高，耐药细胞中的m⁶A总体增加约10%至25%，但METTL3的mRNA水平未发生明显变化。

GLORI-seq分析显示，升高的m⁶A位点主要涉及DNA损伤应答、细胞周期、DNA复制和细胞存活等PARP抑制剂耐药相关通路。

六、双重靶向m⁶A和聚腺苷二磷酸核糖基化产生抗肿瘤协同作用

在多种卵巢癌和乳腺癌细胞中，PARP抑制剂与IGF2BP2抑制剂CWI1-2或METTL3抑制剂STM2457联合使用均产生明显协同杀伤作用，且该效应依赖PARP1，与BRCA1状态无关，并能够重新提高PARP抑制剂耐药细胞的药物敏感性。

小鼠异种移植和PDX实验显示，奥拉帕利与STM2457联合治疗可显著抑制肿瘤生长，并通过增加DNA损伤、γH2AX积累、细胞凋亡和克隆形成能力丧失发挥作用。

总结