YTHDF2 通过 DUX-ZSCAN4 分子回路抑制小鼠胚胎干细胞中的 2C 样状态

引言
2025 年 5 月，中国药科大学生命科学与技术学院 周君，刘晓敏 课题组在 Journal of Biological Chemistry (JBC) 期刊发表文章 YTHDF2 suppresses the 2C-like state in mouse embryonic stem cells via the DUX-ZSCAN4 molecular circuit 的研究论文。该研究系统阐明了 m6A 识别蛋白 YTHDF2 在 2C 样状态 调控中的关键作用。

摘要
小鼠胚胎干细胞(ESCs)中存在一个罕见的异质性群体——2 细胞样细胞(2CLCs)。这些细胞瞬时重现了 2-细胞期胚胎的转录和表观遗传特征，是研究全能性获得和胚胎发育的独特模型。越来越多的证据表明，转录因子和表观遗传修饰在 ESCs 向 2CLCs 转变过程中发挥着关键作用。然而，RNA 修饰在 2C 样状态调控中的作用仍不清楚。
我们利用 DUX 诱导的 2CLCs 系统，在全转录组水平检测了 N6-甲基腺苷(m6A)修饰图谱，观察到 m6A 在 DUX 驱动的 2C 样重编程过程中受到动态调控。值得注意的是，许多核心 2C 转录本（如 Dux 和 Zscan4）具有高度甲基化。
我们鉴定出 m6A 识别蛋白 YTHDF2 是 2C 样状态的关键调控因子。YTHDF2 的缺失促进了 2C 标志基因的强劲表达和 ESCs 向 2CLCs 的转变。有趣的是，YTHDF2 结合一部分 m6A 修饰的 2C 转录本并促进它们的降解。
我们进一步证明，YTHDF2 以依赖于 m6A 和 DUX-ZSCAN4 分子回路的方式抑制 2C 样程序。从机制上讲，YTHDF2 与 CNOT1（RNA 去腺苷酸化酶复合物的关键组分）相互作用。一致地，CNOT1 的沉默上调了 2C 程序并促进 ESCs 向 2CLCs 的转变。
总之，我们的研究揭示了小鼠 ESCs 中 2C 样状态表观转录组调控的新见解。
主要发现

1. 2C 样重编程过程中 m6A 修饰的动态变化
   研究团队利用 DUX 诱导的 2CLCs 系统,通过 m6A 测序技术绘制了全转录组 m6A 修饰图谱。他们发现:
   DUX 驱动的 2C 样重编程过程中,m6A 修饰水平整体上调 核心 2C 转录本如 Dux 和 Zscan4 均高度甲基化 鉴定出 2639 个差异 m6A 修饰位点,分布在 2060 个基因中
2. YTHDF2 是 2C 样状态的关键抑制因子
   通过系统筛选 YTH 家族蛋白,研究人员发现:
   YTHDF2 缺失显著促进 2C 标志基因表达和 ESCs 向 2CLCs 的转变 YTHDF2 敲低后,2C-tdTomato 阳性细胞比例显著增加 这一作用依赖于 YTHDF2 的 m6A 识别能力——突变型 YTHDF2 无法发挥抑制作用
3. YTHDF2 通过直接结合并降解 2C 转录本发挥作用
   整合分析 m6A-seq、RIP-seq 和 RNA-seq 数据,研究团队发现:
   YTHDF2 直接结合 Dux、Zscan4a/c 和 Usp17la 等关键 2C 转录本 这些转录本均携带 m6A 修饰 YTHDF2 通过促进这些 mRNA 的降解来抑制 2C 程序 YTHDF2 缺失显著延长了这些转录本的半衰期
4. DUX-ZSCAN4 正反馈回路强化 2C 程序
   功能研究揭示了复杂的调控网络:
   DUX 和 ZSCAN4 之间存在相互激活的正反馈环路 在 YTHDF2 缺失的情况下,这一回路被激活,进一步增强 2C 基因表达 YTHDF2 通过同时依赖 m6A 和 DUX-ZSCAN4 回路来抑制 2C 样程序
5. CNOT1 作为 YTHDF2 的效应分子参与调控
   机制研究发现:
   YTHDF2 与 CCR4-NOT 去腺苷酸化复合体的核心亚基 CNOT1 相互作用 CNOT1 缺失同样导致 2C 基因上调和 2CLCs 比例增加 YTHDF2 和 CNOT1 协同促进 m6A 修饰的 2C 转录本降解
   Figures

结尾
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。
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