mRNA m6A甲基化修饰在猪脂肪细胞定向分化过程中的功能和机制

The process of porcine adipocyte differentiation determines the fat deposition in pigs. Epigenetic modification plays a key role in adipocyte differentiation. The last one or two years, the regulatory function of eukaryotic RNA methylation-6-methyl-adenine (m6A) was found and then RNA modification become new focus in the field of epigenetic research. However, the relationship between RNA methylation and adipocyte differentiation is unknown. Our previous work showed m6A regulates adipogenesis and m6A varies significantly between pigs with high or low fat content. In this project, we will compare m6A level as well as different development stage from iPS, MSCs, preadipocyte to adipocyte, study the effect and mechanism of m6A on adipocyte differentiation. Improved knowledge of the underlying molecular and metabolism events that regulate the adipocyte differentiation in animals may lay the theoretical basis for the regulation of body fat distribution by nutritional means.

猪脂肪细胞的定向分化和聚酯过程决定了猪的体脂沉积,表观遗传修饰在脂肪细胞分化聚酯中发挥着关键作用。最近随着RNA修饰N6-甲基腺嘌呤（m6A）调控功能的发现，RNA修饰成为表观遗传研究领域新的热点。但目前RNA甲基化修饰与脂肪细胞分化调控的研究还是空白。已知m6A可调控胚胎干细胞发育，且我们前期工作发现m6A可以调控脂肪细胞聚酯，因此本项目拟以“诱导性多能干细胞（iPS）-间充质干细胞（MSCs）-前体脂肪细胞-成熟脂肪细胞”为中心轴线，在探讨猪iPS、MSCs、前体和成熟脂肪细胞m6A变化规律的基础上，阐明m6A对iPS、MSCs和前体脂肪细胞定向分化及聚酯的影响，在此基础上，进一步从mRNA可变剪接、稳定性和翻译效率等方面揭示m6A调控脂肪细胞分化的可能机制。这对于全面了解猪脂肪细胞分化过程，并通过营养调控猪脂肪合理沉积具有重要意义，同时为人类肥胖引起的代谢性疾病的研究提供重要的借鉴。

猪脂肪细胞的定向分化和聚酯过程决定了猪的体脂沉积，表观遗传修饰在脂肪细胞分化聚酯中发挥着关键作用。N6-甲基腺嘌呤（m6A）是真核生物mRNA上含量最丰富的RNA修饰，但目前RNA甲基化修饰与脂肪细胞分化调控的研究还是空白。课题组前期工作发现m6A可以调控脂肪细胞聚酯，因此本项目以“诱导性多能干细胞（iPS）-间充质干细胞（MSCs）-前体脂肪细胞-成熟脂肪细胞”为中心轴线，通过干扰或超表达FTO/METTL3，阐明了m6A修饰对猪脂肪细胞定向分化的影响。利用m6A-Seq、RNA-seq和meRIP-qPCR等先进的分子生物学技术，在猪iPS上，揭示了m6A通过SOCS3/JAK2/STAT3信号通路维持猪iPS多能性、抑制分化的机制；在猪BMSC上，阐明了m6A通过JAK1/STAT5信号通路抑制猪BMSC成脂分化的机制；在前体脂肪细胞上，解析了m6A通过靶向Atg5/Atg7，降低细胞自噬，抑制猪前体脂肪细胞脂肪沉积的机制；探明了m6A通过JAK2/STAT3通路抑制猪脂肪细胞分化聚酯的机制；揭示了m6A通过调控细胞周期抑制猪脂肪细胞分化聚酯的机制。该研究系统揭示了mRNA m6A修饰能够通过自噬、细胞周期以及干细胞信号通路等多种途径调控猪脂肪细胞定向分化，这为利用营养精准调控猪脂肪合理沉积奠定了理论基础。本研究已经严格按照任务计划执行，顺利完成了任务，取得了预期结果。通过本研究，以第一标注在Autophagy、Cell Death & Disease、The FASEB Journal和RNA Biology等杂志发表SCI论文12篇，其中IF5>10的1篇， IF5>5的7篇，申请专利2项，培养博士研究生2名，硕士研究生5名。