動(dòng)物早期胚胎發(fā)育由存儲(chǔ)在卵子中的母源因子（母源mRNA及母源蛋白）主導(dǎo)調(diào)控，在母源-合子轉(zhuǎn)換（maternal-to-zygotic transition， MZT）期間，母源mRNA發(fā)生有序的降解，合子基因表達(dá)開始激活，逐步完成從母源主導(dǎo)到合子基因主導(dǎo)的過渡。此前研究揭示RNA m5C修飾通過其結(jié)合蛋白Ybx1招募Pabpc1a來維持一部分重要母源mRNA的穩(wěn)定性，從而保證母源-合子轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行。然而，早期胚胎發(fā)育中母源-合子轉(zhuǎn)換的調(diào)控機(jī)制仍存在未知。

近日，中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所楊運(yùn)桂研究組、清華大學(xué)張強(qiáng)鋒研究組，以及中科院動(dòng)物研究所劉峰研究組合作，在Genome Biology上發(fā)表了題為RNA structural dynamics regulate early embryogenesis through controlling transcriptome fate and function的研究論文。

研究團(tuán)隊(duì)通過小分子修飾結(jié)合深度測(cè)序的icSHAPE（in vivo click selective 2’-hydroxyl acylation and profiling experiment）技術(shù)，繪制斑馬魚早期胚胎發(fā)育中4堿基分辨率的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)圖譜，發(fā)現(xiàn)RNA結(jié)構(gòu)在0 h.p.f.（fertilized egg）至6 h.p.f.（shield stage）之間呈現(xiàn)高度動(dòng)態(tài)性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，RNA結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)區(qū)域富集了包含Elavl1a在內(nèi)的大量母源-合子轉(zhuǎn)換調(diào)控元件，提示RNA結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化在母源-合子轉(zhuǎn)換過程中可能發(fā)揮一定作用。

研究通過多組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，RNA結(jié)合蛋白Elavl1a可能以一種RNA結(jié)構(gòu)依賴性的機(jī)制進(jìn)行母源mRNA穩(wěn)定性的調(diào)控。Elavl1a iCLIP數(shù)據(jù)和icSHAPE數(shù)據(jù)聯(lián)合分析顯示Elavl1a傾向于結(jié)合單鏈RNA，體內(nèi)/體外RNA pulldown、凝膠阻滯實(shí)驗(yàn)（EMSA）也顯示Elavl1a傾向于結(jié)合單鏈RNA。利用含有Elavl1a motif的不同結(jié)構(gòu)探針的報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)證明Elavl1a可通過結(jié)構(gòu)依賴性的方式調(diào)控RNA穩(wěn)定性。此外，基因功能實(shí)驗(yàn)顯示Elavl1a缺失會(huì)導(dǎo)致斑馬魚胚胎發(fā)育缺陷，表明Elavl1a對(duì)早期發(fā)育具有重要作用。胚胎發(fā)育初期，Elavl1a結(jié)合并促進(jìn)一些重要母源mRNA的穩(wěn)定性，讓這些母源因子能充分發(fā)揮作用；隨著發(fā)育的進(jìn)行，Elavl1a結(jié)合位點(diǎn)區(qū)域中RNA雙鏈結(jié)構(gòu)逐漸形成并抑制Elavl1a的結(jié)合，從而有利于這些母源mRNA的降解。

該研究**繪制了斑馬魚早期胚胎發(fā)育中4堿基分辨率的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)圖譜，并發(fā)現(xiàn)RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性通過改變Elavl1a對(duì)mRNA的結(jié)合能力，進(jìn)而調(diào)控母源mRNA穩(wěn)定性，*終影響斑馬魚母源-合子轉(zhuǎn)換及早期胚胎發(fā)育。此外，該研究在RNA m5C修飾研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步表明RNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控在胚胎發(fā)育中具有重要作用。