動物早期胚胎發(fā)育由存儲在卵子中的母源因子（母源mRNA及母源蛋白）主導調(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，合子基因表達開始激活，逐步完成從母源主導到合子基因主導的過渡。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)換正常進行。然而，早期胚胎發(fā)育中母源-合子轉(zhuǎn)換的調(diào)控機制仍存在未知。

近日，中國科學院北京基因組研究所楊運桂研究組、清華大學張強鋒研究組，以及中科院動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。

研究團隊通過小分子修飾結(jié)合深度測序的icSHAPE（in vivo click selective 2’-hydroxyl acylation and profiling experiment）技術，繪制斑馬魚早期胚胎發(fā)育中4堿基分辨率的RNA二級結(jié)構圖譜，發(fā)現(xiàn)RNA結(jié)構在0 h.p.f.（fertilized egg）至6 h.p.f.（shield stage）之間呈現(xiàn)高度動態(tài)性。進一步分析發(fā)現(xiàn)，RNA結(jié)構動態(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)構的動態(tài)變化在母源-合子轉(zhuǎn)換過程中可能發(fā)揮一定作用。

研究通過多組學分析發(fā)現(xiàn)，RNA結(jié)合蛋白Elavl1a可能以一種RNA結(jié)構依賴性的機制進行母源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、凝膠阻滯實驗（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)構探針的報告基因?qū)嶒炞C明Elavl1a可通過結(jié)構依賴性的方式調(diào)控RNA穩(wěn)定性。此外，基因功能實驗顯示Elavl1a缺失會導致斑馬魚胚胎發(fā)育缺陷，表明Elavl1a對早期發(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)育的進行，Elavl1a結(jié)合位點區(qū)域中RNA雙鏈結(jié)構逐漸形成并抑制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二級結(jié)構圖譜，并發(fā)現(xiàn)RNA二級結(jié)構動態(tài)性通過改變Elavl1a對mRNA的結(jié)合能力，進而調(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修飾研究的基礎上進一步表明RNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控在胚胎發(fā)育中具有重要作用。