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m6A甲基化赶迟了怎么办?m5C甲基化正在风口上
日期:2019年10月23日    来源:云序生物
RNA甲基化修饰是指发生在RNA分子上不同位置的甲基化修饰现象,是表观转录组调控的一种重要形式,对RNA转录后调控以及恶性肿瘤等相关疾病的诊断和治疗有重要意义。5-甲基胞嘧啶(m5C) RNA甲基化修饰是其中一种RNA修饰,这种甲基化修饰由一蛋白家族--m5C甲基化转移酶介导的(NSUN),其在tRNA和rRNA中高丰度稳定存在。已证实其功能涉及调控干细胞应激、细胞毒性应激、mRNA出核和植物细胞发育及基因表达等方面。那么现在小编给大家带来了“m5C甲基化研究汇总”专栏,本期通过检索收集了2019年发表的6篇m5C甲基化文献,帮助大家更好了解m5C RNA甲基化研究方向,那下面我们一起来看看m5C甲基化近期有哪些新进展。
表1. 2016-2019年国自然m5C表观修饰研究中标明细

表2. 2019年m5C RNA甲基化文章汇总

1. 文章主题:m5C甲基转移酶NSUN2参与线粒体tRNA修饰
发表期刊:Nucleic Acids Research
影响因子:11.5
发表日期:20190702
实验方法:m5C RNA甲基化测序
实验样本:哺乳动物细胞
线粒体转录组中已检测到胞嘧啶-5甲基化(m5C),但其生物发生机制尚未得到详细研究。作者与他的研究团队利用m5C RNA甲基化测序技术,检测到小鼠和人类中m5C甲基化转移酶NSUN2参与线粒体tRNA甲基化修饰,且这种修饰主要发生在tRNA的48-50碱基位点处。作者采用限制性邻近标记和免疫节结构来证明NSUN2被导入哺乳动物线粒体基质,利用NSUN2失活敲除小鼠、患者来源的成纤维细胞和人类细胞中的CRISPR/Cas9敲除三种基因模型,表明NSUN2对于几种哺乳动物线粒体tRNAs的48、49和50位m5C的生成是必要的。作者证明NSUN2的失活在分化的细胞内不会对线粒体tRNA的稳定性与氧化磷酸化产生深刻影响。但是NSUN2基因突变的患者或者NSUN2敲除小鼠模型中,mt-tRNA的异常修饰可能影响线粒体编码蛋白的翻译,甚至扰乱不同细胞所需的能量代谢。

图1. 小鼠肝组织在WT和NSUN2敲除鼠m5C甲基化位点统计
2. 文章主题:m5C修饰的缺失促进了表皮分化
发表期刊:Nature Communication
影响因子:12
发表日期:20190611
实验方法:m5C RNA甲基化测序, RNA pull-down, RIP
实验样本:人皮肤成纤维细胞, Hela细胞,人胚胎干细胞,HEK293
RNA修饰的存在和缺失是通过甲基化酶,去甲基化酶和识别蛋白的结合来调节RNA的代谢。然而,对于5-甲基胞嘧啶(m5C),它是如何招募或排斥RNA结合蛋白,这在很大程度上是未知的。作者利用m5C RNA甲基化测序技术,破译了m5C在非编码VTRNA1.1上富集的过程。VTRNA1.1中第69位胞嘧啶的甲基化现象在人类细胞中频繁发生,且仅由NSUN2介导,决定了VTRNA1.1的加工过程为小VTRNA (svRNAs)。作者鉴定了丝氨酸/精氨酸丰富的剪接因子2 (SRSF2)作为一种新的VTRNA1.1结合蛋白,通过非甲基化形式具有更高的亲和力结合来抵消VTRNA1.1的处理作用。NSUN2和SRSF2共同协调了不同svRNA的产生。而作者和他的团队证实了svRNAs在调节表皮分化过程中的功能作用,通过RNA-pull downRIP技术揭示了m5C在涉及SRSF2的VTRNA1.1处理过程中发挥着直接作用,这对有效的细胞分化至关重要。


图2. NSUN2和SRSF2共同作用促进表皮细胞的分化
3. 文章主题:mRNA -m5C甲基化谱鉴定
发表期刊:Nature structural & molecular biology
影响因子:12
发表日期:20190506
实验方法:m5C RNA甲基化测序, RIP
实验样本:7种人体组织
5-methylcytosine(m5C)修饰存在于tRNA和rRNA中,然而对于mRNA上是否存在m5C修饰,学界存在很大的争议。本文作者利用m5C RNA甲基化测序建立了一套新颖的生物信息学计算流程过滤噪音,得以定位mRNA 上m5C,进一步对7个人类组织与10个小鼠组织中转录组进行测序分析,分别确认了3212与2498个高置信度位点。结果发现,在不同组织中mRNA m5C位点的数量与甲基化水平有很大差异。在人和小鼠的睾丸、肝脏、心肌和骨骼肌,mRNA上有数百个高置信度的m5C位点,而在其他的一些组织则寥寥可数。另外,这些m5C位点在人和老鼠之间并不保守,说明它们很可能是受到顺式调控的。这项研究开发的方法为mRNA m5C的研究提供了新的工具;其构建的哺乳动物mRNA m5C 图谱为发现mRNA上m5C修饰的调控和功能奠定了坚实的基础。


图3. 人与小鼠mRNA m5C表达谱

4. 文章主题:古细菌NSUN6催化特异tRNA m5C修饰
发表期刊:Nucleic Acids Research
影响因子:11.5
发表日期:20190228
实验方法:m5C RNA甲基化测序
实验样本: 嗜热古细菌
人类NOP2/Sun RNA甲基转移酶家族成员6 (hNSun6)在4个特异性tRNA的C72位点产生5-甲基胞嘧啶(m5C),其同源性仅存在于较高的真核生物和嗜高温古生菌中。该研究团队通过m5C RNA甲基化测序,发现嗜热古细菌中编码NSUN6同源基因的基因是PH1991。同时作者证明PH1991蛋白可以在体外催化一些特定的PhtRNA上形成m5C72,值得注意的是,PhNSUN6具有比hNSUN6更多的tRNA底物,PhNSUN6可以催化11个具有U73或G73活性的PhtRNA形成m5C72,通过生物化学和结晶学实验进一步阐明了其作用机理。该研究揭示了m5C72修饰的PhtRNAs比未修饰的PhtRNAs热稳定性略高,但这并不影响PhtRNAs的氨基酸接受活性,其研究成果为真核和古菌NSun6的进化模型及其tRNA识别机制提供了依据。


图4. PhNSUN6在体外催化m5C72修饰PhtRNA Cys (GCA)和3个PhtRNA Thr等受体

5. 文章主题:m5C修饰参与植物远距离的系统转运
发表期刊:Current Biology
影响因子:9.8
发表日期:20190618
实验方法:m5C RNA甲基化测序
实验样本: 拟南芥
在植物中,转录本有时会从产生部位移动到距离较远的组织器官中,作为系统信号调控生长发育。数千个信使RNA会通过韧皮部越过嫁接位点,转运到距离较远的组织部位中发挥功能。但关于该过程的了解不多,包括结构基序、被转运的转录本上潜在的碱基修饰以及这些特性如何影响这些转录本的移动。作者在本文中通过m5C RNA甲基化测序方法鉴定了拟南芥中具有m5C修饰剪辑的mRNA,并且发现这些mRNA明显富集之前是可移动、能够跨越嫁接位点到距离较远组织部位的转录本。另外,作者发现在mRNA m5C甲基化缺陷的突变体中,嫁接移动、被甲基化的TCTP1和HSC70.1基因的转录本消失。总而言之,本文的研究揭示了植物中胞嘧啶甲基化在系统性mRNA移动中的作用,并且表明TCTP1基因mRNA的移动对于其信号转导功能的实现是必需的。


图5. mRNA m5C和富集移植物移动转录本的鉴定

6. 文章主题:RNA m5C修饰连接蛋白合成和细胞代谢
发表期刊:PLoS Biology
影响因子:8.4
发表日期:20190614
实验方法:m5C RNA甲基化测序
实验样本: NSUN2敲除小鼠
本文作者团队利用m5C RNA甲基化测序技术,研究发现m5C RNA甲基转移酶NSUN2是作为外部应激刺激的传感器,氧化应激有效抑制NSUN2的表达,导致特定tRNA位点的甲基化降低。通过代谢谱分析,作者还发现tRNA甲基化的缺失捕获了处于不同分解代谢状态下的细胞。这种NSUN2的缺失改变了tRNA衍生的非编码片段(tRFs)在应激下的生物发生,导致蛋白质合成调控受损,而tRFs的一个特定亚群的细胞内积累又与全球蛋白合成的动态抑制有关。同时NSUN2驱动的RNA甲基化在功能上需要使细胞周期进展适应早期应激反应。综上所述,文章揭示了tRNA甲基化谱的变化足以说明细胞代谢的状态,并有效地使蛋白质合成速率适应细胞应激,为RNA甲基化参与蛋白合成和细胞代谢稳态机制提供了依据。


图6. NSUN2通过促进合成代谢细胞状态来调节新陈代谢

总结
通过学习,m5C RNA甲基化热点是跑不了,那么老师您的m5C RNA甲基化方向有了吗?如果您错过了m6A,那么m5C您不应该再错过了。更多咨讯欢迎扫码关注和电话热线直拨,云序RNA甲基化专家给您全面解答。
需要以上文章原文的伙伴们,可以关注云序生物课堂公众号,后台留言即可。

云序生物m5C RNA甲基化测序技术服务:
云序生物是开展m5C RNA甲基化测序服务平台,具有成熟的m5C RNA-seq实验平台以及丰富的RNA甲基化测序经验,不仅提供m5C MeRIP测序,同时也提供m5C Bisulfite测序实现单碱基分辨,可以满足客户对不同样本、不同类型RNA甲基化测序的各类要求。

m5C MeRIP-seq测序流程图 

免疫共沉淀测序(MeRIP-seq):m5C甲基化特异性抗体特异性富集发生甲基化修饰的片段进行测序(IP),通过与不处理组(Input)进行序列比对,将m5C RNA甲基化修饰片段定位到转录组上。
  √率先实现超微量技术,低至500ng
  √全分子覆盖(circRNA,lncRNA,mRNA等)
  √全物种覆盖(动物、植物全覆盖)

m5C bis-seq测序流程图

m5C Bis-seq测序:重亚硫酸盐(Bisulfite)处理样品,未发生甲基化的C碱基会转换成U,发生甲基化的C碱基还是C,通过与不处理组(Input)进行序列比对,得出m5C修饰位点以及具体碱基位置。
 √实现单碱基分辨
 √全分子覆盖 (circRNA,lncRNA,mRNA等)
 √全物种覆盖(动物、植物全覆盖)

云序生物RNA修饰特色
云序作为一家依托于高通量测序的表观转录组学科研服务公司,长期致力于提供优质前沿表观研究测序产品,继m6A、m5C、m1A之后,云序隆重推出多款RNA新修饰,不仅m7G测序,还包括m3C测序、ac4C RNA乙酰化测序、2'-O-甲基化测序产品,打造了全面的RNA修饰研究平台。


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