Nature突破性研究—RNA甲基化新修飾 m1A

說起近來的科研熱點，RNA甲基化修飾的相關研究可以說是當前整個生命科學領域最熱門的方向之一，亮點文章頻出，著實讓人有些目不暇接。日益增多的發(fā)表文章、特別是高分文章說明，這個領域現(xiàn)在正在迅速成為大家關注的焦點。RNA甲基化修飾類型很多，目前最熱門的有三種，分別是：m6A RNA甲基化﹑m5C RNA甲基化﹑m1A RNA甲基化。而m1A RNA甲基化是一個新進入大家的視野的RNA甲基化修飾類型，即RNA分子腺嘌呤第1位氮原子上的甲基化修飾（N1-methyladenosine，m1A）。研究表明，m1A是真核生物tRNA和rRNA豐度很高的一種轉錄后修飾，近期研究也表明m1A修飾可調控mRNA翻譯。m1A修飾作為一類新型RNA甲基化，其功能和機制都亟待挖掘。云序生物作為m1A RNA甲基化研究的先驅者，能夠為客戶提供專業(yè)和優(yōu)質的m1A RNA甲基化測序服務。今天我們承接上期的m5C RNA甲基化，為大家?guī)�來m1A RNA甲基化研究進展。

1. Nature：真核生物mRNA中m1A的動態(tài)修飾研究

影響因子：41.456

近些年研究表明N6-methyladenosine (m6A)在mRNA代謝中扮演重要角色，此外，pseudouridine和5-methylcytosine也被發(fā)現(xiàn)在基因表達的轉錄后修飾中啟著重要作用。但是N1-methyladenosine(m1A)在信使RNA中的修飾則未見報道。直到2016年，來自芝加哥大學等處的科學家在國際雜志Nature上發(fā)表的一項研究論文，該研究通過m1A RNA甲基化測序和RIP測序技術在真核生物mRNA中對m1A甲基化作用進行全面的分析,揭示了一種小型的化學修飾可以明顯增強基因向蛋白質的表達過程。這種小型的修飾具有進化保守性，而且在人類、嚙齒類動物及酵母中普遍存在，但其位置以及對基因表達的效應卻可以反應一種新形式的表觀轉錄組學控制。這項研究發(fā)現(xiàn)為生物學世界提供了一種新的視野。

圖1：m1A的轉錄組比對

2.Cell：ALKBH1介導的tRNA去甲基化調控翻譯

影響因子：30.41

芝加哥大學的研究者在對tRNA的研究中發(fā)現(xiàn)：ALKBH1作為tRNA去甲基化酶，能夠催化tRNA中的m1A甲基化去甲基化。他們通過CLIP測序以及tRNA測序分析發(fā)現(xiàn)ALKBH1結合含m1A58位點的tRNA。生物化學表征分析顯示：ALKBH1在體外或者細胞內對tRNA中的m1A甲基化都具有去甲基化活性。同時展示了ALKBH1控制tRNAiMet以影響翻譯起始，并且m1A甲基化的tRNA優(yōu)先被招募到多核糖

體以促進翻譯伸長。ALKBH1介導的tRNA去甲基化控制在翻譯中具靶標的效用翻tRNAs,從而直接影響蛋白質的合成。這個過程是動態(tài)的，并被人類細胞用于對葡萄糖剝奪作出反應。這一發(fā)現(xiàn)打開了一個潛在的可逆tRNA甲基化影響基因表達的新范式。

圖2：m1A甲基化調控翻譯起始和延伸

3. Nature Chemical Biology：全轉錄組水平測序揭示可逆與動態(tài)的m1A RNA修飾

影響因子：15.066

為了研究人細胞轉錄組中的m1A修飾，伊成器課題組首先利用高分辨質譜對mRNA中的m1A修飾進行定量，發(fā)現(xiàn)其廣泛存在于各種細胞系中。該研究繼而通過化學生物學、高通量測序等手段，發(fā)展了“m1A-ID-seq”一種結合抗體富集和特異性酶促反應的m1A RNA甲基化測序新技術。利用這一技術，該研究成功實現(xiàn)了人細胞系全轉錄組水平的高分辨率m1A檢測，鑒定出901個含有m1A修飾的轉錄本，并且發(fā)現(xiàn)m1A呈現(xiàn)強烈的5’非轉錄區(qū)分布特異性。這一分布規(guī)律與m6A（真核細胞mRNA中最廣泛的甲基化修飾）截然不同，后者主要集中在mRNA的最后一個外顯子上，并且對mRNA的翻譯、定位、穩(wěn)定性等多個過程進行調控。該研究進一步鑒定了m1A修飾的一個去甲基化酶ALKBH3，并發(fā)現(xiàn)了轉錄組中ALKBH3的近千個作用位點。因此，該研究不但揭示了m1A的廣泛存在、繪制了轉錄組中m1A RNA修飾的譜圖，也為m1A修飾參與基因表達調控的研究提供了重要工具。

圖3：m1A-ID-seq的方法揭示m1A的分布

4.Molecular Cell:細胞核和線粒體編碼的轉錄本的m1A甲基化修飾：Base-Resolution

影響因子：14.714

目前對m1A甲基化修飾研究的最新報道是發(fā)表在Molecular Cell上的一篇論文。該研究通過單堿基分辨率方法“m1A RNA甲基化測序”鑒定了細胞核和線粒體中m1A甲基化修飾位點。結果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)m1A甲基化修飾富集在mRNA的5’UTR，小部分符合“GUUCRA”基序的m1A位點由一個已知的甲基化酶復合物TRMT6/61A修飾。此外，線粒體編碼的轉錄本中也有大量的m1A甲基化修飾。該研究還表明，位于5’UTR區(qū)，尤其是轉錄本第一和第二位上的m1A可促進mRNA翻譯，而位于編碼區(qū)的m1A可抑制翻譯作用。因此，m1A測序不僅揭示了核編碼和線粒體編碼的轉錄本上不同類型的m1A甲基化修飾，還為進一步m1A甲基化功能驗證提供了重要工具。

圖4：m1A-MAP揭示核編碼和線粒體編碼轉錄本上不同類型的m1A甲基化組

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