點評 | 高紹榮（中國科學(xué)院院士）、薛愿超（中科院生物物理研究所）

在RNA修飾研究中，N6-甲基腺苷（m6A）被認(rèn)為是真核生物mRNA上分布最廣泛且功能多樣的修飾形式之一【1】。大量研究表明，m6A可通過調(diào)控RNA的剪接、穩(wěn)定性、翻譯及降解過程，深度參與基因表達(dá)調(diào)控【2】。與此同時，m6A修飾也存在于多類非編碼RNA中，比如染色質(zhì)相關(guān)調(diào)控RNA（chromatin-associated regulatory RNAs，carRNAs），并參與染色質(zhì)功能調(diào)控，進一步增加了全面理解m6A作用模式的復(fù)雜性【3】?，F(xiàn)有研究策略主要依賴對m6A調(diào)節(jié)因子的全局性干預(yù)，這種方法難以區(qū)分不同RNA分子、不同修飾位點在不同細(xì)胞環(huán)境下的功能差異，從而限制了對m6A精細(xì)調(diào)控邏輯的深入解析。

2025年12月31日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、北京大學(xué)核糖核酸北京研究中心劉君課題組在

Cell

基于FOCAS策略，研究者在四種人類癌細(xì)胞系中系統(tǒng)評估了m6A修飾對細(xì)胞增殖能力的影響，共鑒定出4,475個由m6A調(diào)控、顯著影響細(xì)胞生長的功能基因。這些基因中的大多數(shù)此前未明確建立與m6A或腫瘤直接相關(guān)，提示m6A調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在癌細(xì)胞中的作用范圍遠(yuǎn)超當(dāng)前認(rèn)知。進一步的位點層面分析揭示了m6A調(diào)控的高度異質(zhì)性和基因背景依賴性。研究發(fā)現(xiàn)，即使在同一基因內(nèi)部，不同m6A修飾位點也可能通過截然不同的機制影響RNA命運，從而對細(xì)胞表型產(chǎn)生相反的效應(yīng)。這種差異主要源于不同m6A閱讀蛋白的選擇性結(jié)合。FOCAS使這種依賴于位點、閱讀蛋白及細(xì)胞環(huán)境的m6A精細(xì)調(diào)控模式得以被系統(tǒng)揭示。

接下來，研究者使用FOCAS進一步探究了carRNA上m6A修飾的功能。結(jié)果顯示，在三類carRNA——增強子RNA（enhancer RNAs,eRNAs）、啟動子相關(guān)RNA（promoter-associated RNAs,paRNAs）及轉(zhuǎn)座子來源RNA（retrotransposon RNAs,reRNA）上均鑒定出影響腫瘤增殖的關(guān)鍵m6A位點，表明carRNA上的m6A修飾同樣具有重要的調(diào)控功能。進一步分析顯示，在相同基因背景下，mRNA區(qū)域及其鄰近的carRNA區(qū)域往往難以同時篩選到有效的sgRNA，而大部分?jǐn)y帶關(guān)鍵m6A位點的carRNA，其鄰近的編碼基因與腫瘤特征具有更低的相關(guān)性。這些結(jié)果表明，攜帶m6A修飾的carRNA更傾向于通過反式調(diào)控作用發(fā)揮功能。

隨后，研究者系統(tǒng)比較了FOCAS在四種細(xì)胞系中鑒定的共性和差異性關(guān)鍵m6A峰（FOCAS-identified Peaks, FiPeaks），并據(jù)此將m?A調(diào)控模式劃分為四種細(xì)胞系中都作用的“廣泛型”（Universal-FiPeaks）與僅在特定細(xì)胞中作用的“特異型”（Unique-FiPeaks）兩類。盡管多數(shù)m6A峰在四種腫瘤細(xì)胞系中均存在，但其往往僅在單一細(xì)胞系中調(diào)控腫瘤細(xì)胞生長，提示關(guān)鍵m6A位點的作用并非僅由修飾是否存在決定，而更取決于具體位點本身的生物學(xué)功能。對FiPeaks所在的RNA種類進一步分析顯示，Universal-FiPeaks主要富集于mRNA，其所在基因在多種腫瘤中具有一致功能并與患者預(yù)后密切相關(guān)；而Unique-FiPeaks則更傾向富集于carRNA，表明非編碼RNA上的m6A修飾在腫瘤類型特異性調(diào)控中發(fā)揮重要作用。這種功能分層為RNA修飾相關(guān)靶點的精準(zhǔn)篩選和腫瘤特異性干預(yù)策略提供了重要理論依據(jù)。

值得注意的是，F(xiàn)OCAS進一步揭示了m6A修飾與轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)之間的耦合關(guān)系。在肝癌細(xì)胞模型中，研究者鑒定出一組受m6A調(diào)控的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，靶向這些基因上的修飾呈現(xiàn)“模塊化”的調(diào)控特征，且同一模塊內(nèi)的轉(zhuǎn)錄表達(dá)譜表現(xiàn)出高度一致的變化模式。其中，KCTD1被鑒定為一個此前未被報道的、受m6A調(diào)控的潛在泛癌抑癌因子，并參與調(diào)控H3K4me3組蛋白修飾水平，顯示出FOCAS在發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵功能基因及作用機制方面的獨特優(yōu)勢。

圖1. FOCAS方法鑒定腫瘤中全轉(zhuǎn)錄組關(guān)鍵m6A位點并解析其調(diào)控模式

綜上所述，該研究通過FOCAS實現(xiàn)了對關(guān)鍵m6A修飾位點分辨率的精細(xì)調(diào)控功能的解析。研究結(jié)果表明，特定m6A位點本身即可作為精細(xì)的調(diào)控單元，深度參與基因表達(dá)調(diào)控及細(xì)胞命運決定。FOCAS不僅為理解m6A修飾的復(fù)雜調(diào)控邏輯提供了通用方法學(xué)框架，也為RNA修飾介導(dǎo)的腫瘤精準(zhǔn)治療研究奠定了重要基礎(chǔ)。

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、北京大學(xué)核糖核酸北京研究中心劉君研究員為本文的通訊作者。北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院2022級博士研究生張薪濘、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院2022級博士研究生張藝凡與2021級博士研究生劉欣宇為本文共同第一作者。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院魏文勝教授、胡婧研究員及同濟大學(xué)高亞威教授為本工作提供了重要支持和貢獻。

專家點評

高紹榮（中國科學(xué)院院士，同濟大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院特聘教授、同濟大學(xué)醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)部主任）

m6A修飾是真核生物mRNA上最豐富的修飾之一，被發(fā)現(xiàn)廣泛參與發(fā)育中的細(xì)胞命運轉(zhuǎn)變、細(xì)胞應(yīng)激與穩(wěn)態(tài)、腫瘤發(fā)生和免疫代謝等多種生理病理過程。近年來的研究指向其生物學(xué)功能呈現(xiàn)出顯著的復(fù)雜性和高度的情境依賴性，其中修飾位點的功能差異性可能是功能多樣化的分子基礎(chǔ)，但是針對m6A修飾位點的研究手段，尤其是規(guī)?；侄问钟邢蓿拗屏?m6A精細(xì)調(diào)控邏輯系統(tǒng)性解析。

近期，北京大學(xué)劉君團隊結(jié)合全轉(zhuǎn)錄組篩選策略和修飾靶向擦除體系，建立了從“修飾位點”層面解析m6A調(diào)控作用的FOCAS（Functional m6A Sites Detection by CRISPR-dCas13b-FTO Screening）研究策略。并在四種人類癌細(xì)胞系中系統(tǒng)評估了mRNA以及carRNA上參與腫瘤增殖的m6A修飾，首次系統(tǒng)性探究了m6A調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在癌細(xì)胞調(diào)控中的復(fù)雜調(diào)控模式，并初步探究了m6A修飾位點通過不同閱讀蛋白和協(xié)調(diào)性網(wǎng)絡(luò)的選擇，實現(xiàn)對RNA轉(zhuǎn)錄活性，穩(wěn)定性，翻譯活性等多樣性影響，實現(xiàn)保守性和多樣性并存的控制策略模型，并為RNA修飾相關(guān)靶點的精準(zhǔn)篩選和腫瘤特異性干預(yù)策略提供了重要理論依據(jù)。

值得注意的是，在早期發(fā)育和細(xì)胞分化中，同一轉(zhuǎn)錄本或非編碼RNA上的修飾位點眾多并且具有細(xì)胞特異性的動態(tài)改變，提示m6A的精細(xì)調(diào)控同樣在發(fā)育中可能扮演重要角色。尤為重要的是，從眾多研究者，包括我們提出的模型中可以看到，RNA修飾在RNA-染色質(zhì)互作和核內(nèi)結(jié)構(gòu)性秩序維持可能發(fā)揮重要功能?；谡{(diào)控性非編碼RNA的單位點干預(yù)不僅可以影響單個轉(zhuǎn)錄本的自身命運，還能夠?qū)崿F(xiàn)對于染色質(zhì)狀態(tài)的大范圍干預(yù)，這就為基于RNA修飾的表觀干預(yù)策略提供可行性方案。FOCAS所建立的“特定修飾位點—功能后果”研究范式，不僅能夠有效發(fā)現(xiàn)并解析特異發(fā)育命運調(diào)控中的關(guān)鍵調(diào)控位點，也將有助于特定調(diào)控功能性的干預(yù)靶點的鑒定和干預(yù)方案設(shè)計。該方案將為發(fā)育中RNA修飾介導(dǎo)的系統(tǒng)性調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，以及基于RNA和RNA修飾的細(xì)胞命運精細(xì)塑造提供重要助力。

專家點評

薛愿超（中科院生物物理研究所研究員）

RNA的m6A修飾已被確立為轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的重要層級，但其功能內(nèi)涵正在不斷被重新定義。除了影響RNA穩(wěn)定性和翻譯效率之外，越來越多的證據(jù)表明，m6A還可通過改變RNA的局部結(jié)構(gòu)特征，進而重塑RNA–RNA及RNA–蛋白的空間互作網(wǎng)絡(luò)。對于非編碼RNA而言，這種由修飾驅(qū)動的結(jié)構(gòu)與互作重編程尤為關(guān)鍵，其功能往往并非源自單一線性序列信息，而是依賴于復(fù)雜的空間組織與分子協(xié)同。然而，一個長期懸而未決的問題是：在全轉(zhuǎn)錄組范圍內(nèi)，究竟哪些m6A位點真正具有功能意義，它們又是如何在分子層面發(fā)揮作用的？

北京大學(xué)劉君團隊近期發(fā)表于Cell的研究為這一問題提供了新的解題思路。作者建立了一種名為FOCAS的功能位點篩選策略，使研究者能夠在不擾動整體m6A修飾水平的前提下，對單個位點進行精準(zhǔn)去除，并通過系統(tǒng)性功能篩選，直接鎖定對細(xì)胞表型具有決定性作用的m6A位點。這一方法突破了以往依賴全局“寫入—讀取—去除”因子的研究范式，將m6A功能研究從“是否重要”推進到了“哪些位點重要”。

尤為引人注目的是，該研究將這一策略同時應(yīng)用于mRNA和非編碼RNA，揭示了二者在m6A功能層面的顯著差異。相較于mRNA，非編碼RNA上的m6A位點更傾向于通過反式機制參與基因表達(dá)調(diào)控，并在不同細(xì)胞類型中表現(xiàn)出更強的功能特異性。這一發(fā)現(xiàn)不僅強調(diào)了非編碼RNA在m6A調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的獨特地位，也提示我們：RNA修飾的功能輸出高度依賴其分子語境，而非簡單遵循統(tǒng)一規(guī)則。

從更宏觀的視角來看，這項研究進一步強化了一個正在形成的共識——RNA是高度結(jié)構(gòu)化且具備空間組織能力的功能分子，而RNA修飾正是調(diào)控這一結(jié)構(gòu)—互作網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點。在這一框架下，F(xiàn)OCAS所提供的位點級功能信息，使研究者得以在復(fù)雜的RNA修飾圖譜中優(yōu)先聚焦于那些可能真正參與染色質(zhì)構(gòu)象調(diào)控、轉(zhuǎn)錄激活或細(xì)胞命運決定的關(guān)鍵節(jié)點，從而為后續(xù)的機制研究提供明確靶點。

展望未來，F(xiàn)OCAS與RNA空間互作解析技術(shù)（如RIC-seq等）的結(jié)合，或?qū)⒊蔀檫B接RNA修飾、結(jié)構(gòu)構(gòu)象與功能輸出的重要橋梁：前者界定“功能位點”，后者描繪“空間環(huán)境”。這種多維度整合的研究策略，有望推動我們建立起RNA修飾如何塑造三維轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的因果模型，并進一步揭示非編碼RNA在精細(xì)調(diào)控基因表達(dá)程序中的核心作用。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.11.037

制版人： 十一

參考文獻

1. Roundtree, I.A., Evans, M.E., Pan, T., and He, C. (2017). Dynamic RNA modifications in gene expression regulation.Cell169, 1187-1200. 10.1016/j.cell.2017.05.045.

2. Deng, X., Qing, Y., Horne, D., Huang, H., and Chen, J. (2023). The roles and implications of RNA m6A modification in cancer.Nat. Rev. Clin. Oncol.20, 507-526. 10.1038/s41571-023-00774-x.

3. Liu, J., Dou, X., Chen, C., Chen, C., Liu, C., Xu, M.M., Zhao, S., Shen, B., Gao, Y., Han, D., and He, C. (2020). N6-methyladenosine of chromosome-associated regulatory RNA regulates chromatin state and transcription.Science367, 580-586. 10.1126/science.aay6018.

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