RNA甲基化

2020-08-06 14:24:33 浏览数 (1)

DNA甲基化大家肯定都不陌生,而这几年却发现了RNA甲基化的呼声甚至比DNA甲基化更高。那RNA甲基化到底是什么呢?

概念篇

其实无论DNA甲基化还是RNA甲基化,都是在甲基转移酶的催化下在DNA或RNA分子上的某一个原子上添加一个甲基基团(CH3)。

细胞RNA中已经识别到超过100种化学修饰。RNA甲基化修饰类型很多如:m6A RNA甲基化﹑m5C RNA甲基化﹑m1A RNA甲基化、m7G RNA甲基化等。目前最热门的、最富集的要属m6A RNA甲基化,即RNA分子腺嘌呤第 6 位氮原子上的甲基化修饰(N6-methyladenosine,m6A),是真核生物mRNA最常见的一种转录后修饰,占到RNA甲基化修饰的80%。

真核生物m6A甲基化修饰[1]

功能篇

在真核生物中,5’UTR区域发生的甲基化修饰,在剪接、编辑、稳定性、降解、多腺苷酸化等方面起到十分重要的作用;而3’UTR区域的甲基化修饰有助于mRNA的出核转运、翻译起始以及与polyA结合蛋白一起维持mRNA的结构稳定。

m6A RNA甲基化是由多种蛋白参与的动态可逆的修饰。参与m6A甲基化修饰的酶包括甲基化转移酶(Writers)、去甲基化酶(Erasers)和甲基化阅读蛋白(Readers)等。一旦这些酶出现异常,将会引起一系列疾病,包括肿瘤、神经性疾病、胚胎发育迟缓等。

RNA甲基化相关蛋白[2]

甲基化转移酶:催化RNA上发生甲基化修饰,即将甲基基团(CH3)“写入”RNA,包括METTL3/14、WTAP和KIAA1429等。

去甲基化酶:催化RNA去甲基化修饰,即对已发生m6A修饰的碱基“擦除”甲基基团,包括FTO和ALKHB5等。

阅读蛋白:识别发生m6A修饰的碱基,从而激活下游的调控通路如RNA降解、miRNA加工等,包括YTHDF家族中的YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3。

检测技术篇

当前检测RNA甲基化的方法主要有以下几种:

MeRip-seq(Methylated RNA Immunoprecipitation,甲基化免疫共沉淀):基于抗体特异性结合甲基化修饰的碱基的原理,采用m6A特异性的抗体进行免疫沉淀富集发生甲基化的RNA片段,进行高通量测序检测发生m6A修饰的RNA转录本。然而该方法只能鉴定高甲基化的区域,无法单碱基的分辨率的识别RNA甲基化。

miCLIP:发生甲基化的RNA与抗体特异性结合以后,进行紫外交联,反转录得到的cDNA会出现突变或者截断,以此来判断m6A是否存在。该方法虽然可以鉴定到RNA单碱基甲基化水平,但实验中P32等同位素标记等成本过高,使得常规实验室不愿开展。

Nanopore测序技术:基于电信号识别碱基序列的三代测序技术,RNA上不同修饰的碱基在通过纳米孔通道时造成的阻碍大小不同,产生具有特征的电流信号。通过对这些信号进行实时监测,则可获取相应的碱基类型,及其是否携带碱基修饰!也就是说Nanopore测序可以无需与特异性抗体结合,得到单碱基分辨率下RNA上的甲基化修饰。

参考文献:

1. Roundtree I A , Evans M E , Pan T , et al. Dynamic RNA Modifications in Gene Expression Regulation[J]. Cell, 2017, 169(7):1187-1200.

2. Lee, M., B. Kim, and V.N. Kim, Emerging roles of RNA modification: m(6)A and U-tail. Cell, 2014. 158(5): p. 980-987.

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