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一文了解RNA甲基化机制

2020.6.23
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小编

  1. 什么是RNA甲基化修饰?

  我们知道DNA的甲基化修饰是发生在胞嘧啶(C)上的,而最常见的RNA的甲基化修饰是m6A(N6-methyladenosine,6-甲基腺嘌呤)和尿苷化修饰(uridylation,U-tail)。

  m6A修饰在70年代就发现了,是可以发生在mRNA、lncRNA等RNA的腺嘌呤(A)上的甲基化修饰,在哺乳动物中,发生 m6A修饰的腺嘌呤A比例为0.1–0.4%,算起来每条mRNA只有3-5个m6A甲基化位点。而U-tail是发生在

  RNA的尿嘧啶修饰,通常与RNA的降解过程有关。

  哺乳动物和酵母中的m6A位于mRNA终止密码子附近和3’非翻译区。RNA修饰能够在转录后水平上调控RNA的稳定性、定位、运输、剪切和翻译,比如mRNA的翻译和选择性剪接,microRNA的成熟等。

  DNA和组蛋白的表观遗传学修饰主要在转录水平上起作用。而可逆的RNA甲基化主要在转录后水平上调控基因表达。

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  2.RNA甲基化修饰的参与者有哪些?

  在RNA甲基化修饰过程中,有三类分子参与其中:Writers, Erasers和Readers:

  Writers:将甲基化修饰“写入”RNA,即介导RNA的甲基化修饰过程。最常见的分子是METTL3和METTL14,两者可在体外和体内催化mRNA(和其他细胞核RNA)的m6A甲基化。WTAP是这种甲基转移酶复合体中的另一个关键组分。

  Erasers:将RNA甲基化修饰信号“擦除”,即介导RNA的去甲基化修饰过程。FTO和ALKBH5可以去除mRNA(和其他细胞核RNA)上的m6A甲基化。

  Readers:“读取”RNA甲基化修饰的信息,并参与下游RNA的翻译、降解等过程。比如具有YTHDF结构域的蛋白能够识别并结合mRNA中的m6A,而这种结合会减少mRNA的半衰期促使其降解。

  3. 检测RNA甲基化修饰的实验方法有哪些?

  MeRIP–Seq(m6A RNA immunoprecipitation,或m6A-Seq):首先通过m6A特异性的抗体进行免疫沉淀富集,然后通过高通量测序的方法进行分析,以检测发生m6A修饰的RNA转录本。该方法可将m6A残基定位在100–200 nt的转录本区域中,无法在全转录组水平上鉴定m6A的精确位置。

  miCLIP(m6Aindividual-nucleotide-resolution Cross-Linking and ImmunoPrecipitation):含有m6A的RNA与相应抗体结合以后,通过紫外进行交联,反转录得到的cDNA会出现突变或者截断,这样就可以指示m6A的存在。该方法的分辨率为单核苷酸水平。

  SCARLET(Site-specific Cleavage And Radioactive-Labeling followed by

  ligation-assisted Extraction and Thin-layer chromatography)

  通过结合位点特异性的RNA酶H、放射标记和TLC(薄层层析)的方法,对RNA甲基化修饰进行检测,该方法是从单基因通量下检测RNA的甲基化修饰。

  4. 关于RNA甲基化的研究,发表的文章状况是怎样的?

  由于RNA甲基化是早发现、刚重视的RNA甲基化修饰,所以相关的研究是非常新的,所以近几年有很多的高分文章:

  Comprehensive analysis of mRNA methylation reveals enrichment in 3' UTRs and near stop codons.Cell. 2012 Jun 22;149(7):1635-46.

  Topology of the human and mouse m6A RNA methylomes revealed by m6A-seq.Nature. 2012 Apr 29;485(7397):201-6.

  N6-methyladenosine marks primary microRNAs for processing.Nature. 2015 Mar 26;519(7544):482-5.

  Emerging roles of RNA modification: m(6)A and U-tail.Cell. 2014 Aug 28;158(5):980-7.

  Gene expression regulation mediated through reversible m⁶A RNA methylation.Nat Rev Genet. 2014 May;15(5):293-306.

  Coordination of m(6)A mRNA Methylation and Gene Tranion by ZFP217 Regulates Pluripotency and Reprogramming.Cell Stem Cell. 2015 Dec 3;17(6):689-704.

  m(6)A RNA methylation is regulated by microRNAs and promotes reprogramming to pluripotency.Cell Stem Cell. 2015 Mar 5;16(3):289-301.

  Nuclear m(6)A Reader YTHDC1 Regulates mRNA Splicing.Mol Cell. 2016 Feb 18;61(4):507-19.

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