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近日，中国海洋大学海洋生物遗传学与育种教育部重点实验室朱智梅博士为第一作者，隋正红教授为通讯作者在《Harmful Algae》期刊发表题为“Effects of increasing light intensities on the cell growth and the RNA m6A upstream regulatory factors in a strain of Alexandrium pacificum“的科研成果。研究分析了不同光强条件下海洋植物（甲藻类）的生长、光合作用、细胞大小以及m6A修饰变化水平，并探讨了m6A修饰水平与生长指标之间的相关性。此外，研究还鉴定并表征了m6A修饰上游调控因子（包括writers、erasers、readers），并分析了其在不同光强下的基因和蛋白表达动态变化。本研究为从表观转录组学角度研究赤潮甲藻的生长调控提供了新见解。深圳易基因科技为本研究提供亚历山大藻的无参m6A甲基化（MeRIP-seq）和对应的转录组（RNA-seq）技术服务，助力揭示m6A修饰在亚历山大藻生长和光合作用中的调控机制。
（DOI：10.1016/j.hal.2025.102928）
亚历山大藻（Alexandrium pacificum，Alexandrium sp. qd1）是引发有害赤潮的主要甲藻，光强是影响亚历山大藻在赤潮爆发期间光合作用生长的关键因子。N6-甲基腺苷（m6A）RNA修饰作为一种重要的转录后分子调控机制，可能在调控甲藻光合作用生长中发挥重要作用。本研究检测了在逐渐增加的光强梯度（30、100、200、300、400 μmol photons m−2s−1）下亚历山大藻的生长、光合作用和细胞大小。结果表明，30至300 μmol m−2s−1的光强逐渐促进对数生长期藻细胞的生长，而400 μmol m−2s−1的光强则相反。亚历山大藻的生长、光合作用指标和细胞大小均受光强显著影响。与此同时，研究者通过检测促进生长光强范围内的m6A修饰水平，并揭示了其与生长指标的相关性，结果发现，光强增加，m6A修饰水平降低，且与μmax、Fv/Fm、NPQ和细胞大小存在相关性。随后，研究者鉴定并表征了m6A修饰上游关键调控因子成员，涵盖m6A“writers”（MT-A70、WTAP）、“erasers”（ALKBH1/3/5/6/8）和“readers”（YTH、eIF3C/D/G、hnRNPA2B1/C）。同时，研究者检测了多个上述成员的基因和蛋白表达，发现多个m6A修饰调控因子均对光强变化有响应。总之，不同光强条件下的m6A修饰可能对亚历山大藻的生长发挥重要的调控作用。本研究从表观转录组（RNA的转录后修饰）角度为研究赤潮亚历山大藻的生长调控提供了依据和见解。
研究方法
藻株培养与光处理：使用亚历山大藻（Alexandrium pacificum）标准菌株，在无硅酸盐f/2培养基中培养，设置5个光强梯度（30、100、200、300、400 μmol photons m−2s−1）处理，每个处理设置三个生物学重复，持续9天对数生长期。
生长曲线与生物量测定：每隔两天使用显微镜计数细胞数量，绘制生长曲线，并计算比生长速率（μmax）。
光合作用参数测定：使用FluorCam 800MF叶绿素荧光仪测定Fv/Fm和NPQ参数，评估光合作用效率和光保护能力。
细胞大小检测：使用荧光动力学显微镜（FKM）和流式细胞仪检测细胞大小和复杂性。
m6A甲基化测序（MeRIP-seq）：鉴定m6A writers、erasers、readers，并进行系统发育树、保守结构域和保守基序（motif）分析以鉴定和表征m6A上游调控因子。
基因和蛋白表达分析：基于RNA-seq分析m6A调控因子基因表达模式，并通过Western Blot检测蛋白表达水平。
结果图形
（1）m6A修饰相关蛋白家族成员的鉴定
通过转录组数据分析，鉴定出亚历山大藻中多个与m6A修饰相关的蛋白家族成员，包括Writers、Erasers、Readers。这些家族成员的存在表明m6A修饰在亚历山大藻中具有重要的调控功能。
Writer：1个MT-A70（ApMT-A70.1）、2个WTAP（ApWTAP.1/2），但VIRMA、RBM15等缺失。
Eraser：24个ALKBH成员（如ALKBH1/3/5/6/8），数量远超动植物，提示甲藻m6A去甲基化调控的复杂性。
Reader：1个YTH（ApYTH.1）、5个eIF3C、2个eIF3D等，类型多样但表达量较低。
表1：亚历山大藻（A. pacificum）m6A修饰相关蛋白家族成员的转录组鉴定
（2）Writer蛋白在亚历山大藻中的表征
通过系统发育树、保守结构域和保守基序（motif）分析，发现亚历山大藻中的m6A“writer”ApMT-A70.1与人类的METTL14和拟南芥的MTB具有较高的相似性。WTAP成员与拟南芥FIP37聚类，保守基序分析支持其功能保守性。这表明ApMT-A70.1可能在m6A修饰过程中发挥类似的功能。
图2：m6A“writers”的系统发育与表征分析。
（3）Eraser蛋白在亚历山大藻中的表征
亚历山大藻中鉴定出多个ALKB家族成员，这些成员与人类的ALKBH1/3/5/6/8具有较高的相似性。ALKBH3亚家族成员最多（13个），均含AlkB超家族域。ALKBH5/6分支与人类同源蛋白聚类，保守的2OG-FeⅡ氧酶域表明其去甲基化活性潜在保守。这些“Erasers”可能在m6A修饰的动态调控中发挥重要作用。
图3：m6A“erasers”的系统发育与表征分析。
（4）Reader蛋白在亚历山大藻中的表征
亚历山大藻中鉴定出多个m6A“readers”，包括YTH、eIF3C/D/G、hnRNPA2B1/C。ApYTH.1与拟南芥CPSF30、人类YTHDC2聚类，YTH域位于C端，提示其m6A识别功能。eIF3和hnRNP成员保守域完整，但表达活性普遍较低，可能需特定条件激活。这些“reader”可能通过识别m6A修饰的RNA来调控下游基因表达。
图4：m6A“readers”的系统发育与表征分析。
（5）m6A调控因子基因表达分析
基于RNA-seq数据分析了m6A调控因子在不同光强条件下的基因表达模式。热图显示Writer和Eraser基因在30/200/400 μmol m−2s−1下表达活跃，而Reader基因响应较弱。ALKBH3.5/8和ALKBH5.2在200 μmol m−2s−1下表达下调，提示光强度特异性调控。结果表明，多个m6A调控因子基因的表达对光强度变化有响应，这进一步支持了m6A修饰在光强度调控藻类生长中的作用。
图5：响应不同光强度的m6A修饰相关基因调控热图。
结论和启示
本研究通过实验分析了光强对亚历山大藻生长、光合作用和m6A修饰水平的影响，并揭示了m6A修饰在其中的调控作用。研究结果表明，m6A修饰水平与藻类生长速率、光合作用参数和细胞大小均显著相关，表明m6A修饰可能通过调控RNA稳定性、剪接和翻译等过程来影响藻类的生长和光合作用。此外，研究还额外鉴定、表征了m6A修饰的关键上游调控因子，包括“writers”、“erasers”和“readers”，发现其基因和蛋白表达对光强变化有响应。总之，这些结果不仅为理解赤潮甲藻的生长调控机制提供了新视角，也为开发新的赤潮防控策略提供了理论依据。未来的研究可以支持进一步利用MeRIP-seq技术深入探究m6A修饰在不同环境条件下的调控机制，揭示其在赤潮爆发中的具体作用。
关于易基因RNA m6A甲基化测序(MeRIP-seq)技术
易基因MeRIP-seq技术利用m6A特异性抗体富集发生m6A修饰的RNA片段（包括mRNA、lncRNA等rRNA去除所有RNA），结合高通量测序，可以对RNA上的m6A修饰进行定位与定量，总RNA起始量可降低至10μg，最低仅需1μg总RNA。广泛应用于组织发育、干细胞自我更新和分化、热休克或DNA损伤应答、癌症发生与发展、药物应答等研究领域；可应用于动物、植物、细胞及组织的m6A检测。
大样本量m6A-QTL性状关联分析，传统MeRIP单个样品价格高，通常难以承担。易基因开发建立MeRIP-seq2技术，显著提成IP平行性，实现不同样本间相对定量，降低检测成本。
易基因提供适用于不同科研需求的MeRIP技术：
- m6A甲基化-常量mRNA 甲基化测序（MeRIP-seq）
- m6A甲基化-常量mRNA +lncRNA甲基化测序（lnc-MeRIP-seq）
- m6A甲基化-微量mRNA +lncRNA甲基化测序（Micro-lnc-MeRIP-seq）
- 高通量m6A甲基化-常量mRNA甲基化测序（MeRIP-seq2）
技术优势：
- 起始量低：样本起始量可降低至10-20μg，最低仅需1μg总RNA；
- 转录组范围内：可以同时检测mRNA和lncRNA；
- 样本要求：可用于动物、植物、细胞及组织的m6A检测；
- 重复性高：IP富集重复性高，最大化降低抗体富集偏差；
- 应用范围广：广泛应用于组织发育、干细胞自我更新和分化、热休克或DNA损伤应答、癌症的发生与发展、药物应答等研究领域。
研究方向：
m6A甲基化目前主要运用在分子机制的理论性研究
- 疾病发生发展：肿瘤、代谢疾病（如肥胖/糖尿病）、神经和精神疾病（如阿尔兹海默症/抑郁症）、炎症…
- 发育和分化：早期胚胎发育、个体/组织/器官生长发育、干细胞分化与命运决定、衰老
- 环境暴露与响应：污染、抗逆、生活方式
关于m6A甲基化研究思路
（1）整体把握m6A甲基化图谱特征：m6A peak数量变化、m6A修饰基因数量变化、单个基因m6A peak数量分析、m6A peak在基因元件上的分布、m6A peak的motif分析、m6A peak修饰基因的功能分析
（2）筛选具体差异m6A peak和基因：差异m6A peak鉴定、非时序数据的分析策略、时序数据的分析策略、差异m6A修饰基因的功能分析、差异m6A修饰基因的PPI分析、候选基因的m6A修饰可视化展示
（3）m6A甲基化组学&转录组学关联分析：Meta genes整体关联、DMG-DEG对应关联、m6A修饰目标基因的筛选策略
（4）进一步验证或后期试验
参考文献：
Zhu Z, Zhang Q, Sui Z. Effects of increasing light intensities on the cell growth and the RNA m6A upstream regulatory factors in a strain of Alexandrium pacificum. Harmful Algae. 2025 Nov;149:102928. doi: 10.1016/j.hal.2025.102928.
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