近几年，由于表观转录组学的兴起，m5C 作为 mRNA 中除 m6A 之外，另⼀种⼴泛存在的修饰，也引起了研究人员们的⼴泛关注。然而，  其调控细胞发育和分化机制的研究目前尚方兴未艾。

　　2020年2月，Stower 研究所解亭教授团队与南方科技大学李思思团队合作在 PNAS 杂志上发表题为“Drosophila YBX1 homolog YPS promotes ovarian germ line stem cell development by preferentially recognizing 5-methylcytosine RNAs”的研究，发现果蝇的 YPS 蛋白通过优先结合带有 m5C 修饰的 RNA， 从而促进果蝇卵巢生殖干细胞的发育。

　　该项研究中，研究人员首先发现 YPS 蛋白缺失的 2 周龄果蝇卵巢干细胞显现出发育延迟，增值变慢的现象，提示该蛋白对于果蝇生殖干细胞的维持，增殖以及分化具有重要作用。

　　为了进⼀步阐明YPS 在生殖干细胞中发挥作用的机制，研究人员根据以前的发现， YPS 的人源同类蛋白 YBX1 与 mRNA m5C 甲基化酶 NSUN2 共定位于外泌体中，再结合 YPS 本身含有能够结合核酸的保守的 cold-shock 结构域，推测 YPS 可能通过结合含有甲基化的 mRNA 来行使功能。

　　为了验证推测，研究人员首先在 YPS 缺失的果蝇生殖干细胞中回补表达人源的同类蛋白YBX1，发现 YBX1 可以替代 YPS 从而使得果蝇生殖干细胞得以正常发育，证明两个同源蛋白在功能上具有保守性。同时通过 Flag-pulldown，免疫共沉淀以及高通量测序的方法发现 YPS确实能在体内结合更多含有 m5C 修饰的mRNA，与此同时利用ITC 以及蛋白晶体结构解析等技术，对比 YBX1 蛋白结合甲基化修饰的RNA 以及非甲基化修饰的 RNA 的高分辨率复合物结构，发现在 YPS 和 YBX1 中高度保守的 4 个氨基酸，Trp65，Phe74，Phe85 以及 His87 对于识别和结合甲基化修饰的 RNA ⾄关重要。其中， RNA 的甲基化增强了 RNA 与蛋白之间的疏水相互作用，确保 YPS 和 YBX1 在体内与甲基化的 RNA 具有更高的亲和力。当将这些关键位点进行缺失突变之后，YBX1 将无法与 RNA 结合。功能实验表明，不能结合 RNA 的 YPS 突变体 W65A，F74A 以及 F85A 表现为显性失活，会打乱果蝇生殖干细胞的发育。

　　这项研究发现了YPS 蛋白对于维持果蝇的生殖干细胞发育具有重要作用，同时揭示了其作为 mRNA m5C 的结合蛋白来影响生殖干细胞发育的分子机制。该论文共同第⼀作者为南方科技大学在读博士生邹帆，Stower 研究所博士后 Renjun Tu 和 Bo Duan。李思思和解亭教授作为共同通讯作者。该研究得到了国家基金委和美国国立卫生研究所的资助和支持。

　　值得⼀提的是，在该论文发表前，关于 RNA m5C 调控斑马鱼胚胎发育母源 mRNA 稳定性 ¹ 以及 RNA m5C 调控膀胱癌发生机制 ² 的文章也分别在线发表了，有关更多 RNA m5C 调控功能的研究未来可期。

1.Yang, Y. et al. RNA 5-Methylcytosine Facilitates the Maternal-to-Zygotic Transition by Preventing Maternal mRNA Decay. Mol Cell 75, 1188-1202 e1111, doi:10.1016/j.molcel.2019.06.033(2019).

2.Chen, X. et al. 5-methylcytosine promotes pathogenesis of bladder cancer through stabilizing Nat Cell Biol 21, 978-990, doi:10.1038/s41556-019-0361-y (2019).

文字：李思思

编辑：付文卿