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Nature突破性研究—RNA甲基化新修饰m1A   云序生物
日期:2018年07月16日    来源:云序生物

说起近来的科研热点, RNA甲基化修饰的相关研究可以说是当前整个生命科学领域热门的方向之一,亮点文章频出,着实让人有些目不暇接。日益增多的发表文章、特别是高分文章说明,这个领域现在正在迅速成为大家关注的焦点。RNA甲基化修饰类型很多,目前热门的有三种,分别是:m6A RNA甲基化﹑m5C RNA甲基化﹑m1A RNA甲基化。而m1A RNA甲基化是一个新进入大家的视野的RNA甲基化修饰类型,即RNA分子腺嘌呤第1位氮原子上的甲基化修饰(N1-methyladenosine,m1A)。研究表明,m1A是真核生物tRNA和rRNA丰度很高的一种转录后修饰,近期研究也表明m1A修饰可调控mRNA翻译。m1A修饰作为一类新型RNA甲基化,其功能和机制都亟待挖掘。云序生物作为m1A RNA甲基化研究的先驱者,能够为客户提供专业和优质的m1A RNA甲基化测序服务。今天我们承接上期的m5C RNA甲基化,为大家带来m1A RNA甲基化研究进展。

1. Nature:真核生物mRNA中m1A的动态修饰研究

影响因子:41.456

近些年研究表明N6-methyladenosine (m6A)在mRNA代谢中扮演重要角色,此外,pseudouridine和5-methylcytosine也被发现在基因表达的转录后修饰中启着重要作用。但是N1-methyladenosine(m1A)在信使RNA中的修饰则未见报道。直到2016年,来自芝加哥大学等处的科学家在国际杂志Nature上发表的一项研究论文,该研究通过m1A RNA甲基化测序RIP测序技术在真核生物mRNA中对m1A甲基化作用进行全面的分析,揭示了一种小型的化学修饰可以明显增强基因向蛋白质的表达过程。这种小型的修饰具有进化保守性,而且在人类、啮齿类动物及酵母中普遍存在,但其位置以及对基因表达的效应却可以反应一种新形式的表观转录组学控制。这项研究发现为生物学世界提供了一种新的视野。


图1:m1A的转录组比对


2.Cell:ALKBH1介导的tRNA去甲基化调控翻译

影响因子:30.41

 芝加哥大学的研究者在对tRNA的研究中发现:ALKBH1作为tRNA去甲基化酶,能够催化tRNA中的m1A甲基化去甲基化。他们通过CLIP测序以及tRNA测序分析发现ALKBH1结合含m1A58位点的tRNA。生物化学表征分析显示:ALKBH1在体外或者细胞内对tRNA中的m1A甲基化都具有去甲基化活性。同时展示了ALKBH1控制tRNAiMet以影响翻译起始,并且m1A甲基化的tRNA优先被招募到多核糖

体以促进翻译伸长。ALKBH1介导的tRNA去甲基化控制在翻译中具靶标的效用翻tRNAs,从而直接影响蛋白质的合成。这个过程是动态的,并被人类细胞用于对葡萄糖剥夺作出反应。这一发现打开了一个潜在的可逆tRNA甲基化影响基因表达的新范式。


图2:m1A甲基化调控翻译起始和延伸

3. Nature Chemical Biology:全转录组水平测序揭示可逆与动态的m1A RNA修饰

影响因子:15.066

为了研究人细胞转录组中的m1A修饰,伊成器课题组首先利用高分辨质谱对mRNA中的m1A修饰进行定量,发现其存在于各种细胞系中。该研究继而通过化学生物学、高通量测序等手段,发展了“m1A-ID-seq”一种结合抗体富集和特异性酶促反应的m1A RNA甲基化测序新技术。利用这一技术,该研究成功实现了人细胞系全转录组水平的高分辨率m1A检测,鉴定出901个含有m1A修饰的转录本,并且发现m1A呈现强烈的5’非转录区分布特异性。这一分布规律与m6A(真核细胞mRNA中甲基化修饰)截然不同,后者主要集中在mRNA的外显子上,并且对mRNA的翻译、定位、稳定性等多个过程进行调控。该研究进一步鉴定了m1A修饰的一个去甲基化酶ALKBH3,并发现了转录组中ALKBH3的近千个作用位点。因此,该研究不但揭示了m1A的存在、绘制了转录组中m1A RNA修饰的谱图,也为m1A修饰参与基因表达调控的研究提供了重要工具。


图3:m1A-ID-seq的方法揭示m1A的分布

4.Molecular Cell:细胞核和线粒体编码的转录本的m1A甲基化修饰:Base-Resolution

影响因子:14.714

目前对m1A甲基化修饰研究的报道是发表在Molecular Cell上的一篇论文。该研究通过单碱基分辨率方法“m1A RNA甲基化测序”鉴定了细胞核和线粒体中m1A甲基化修饰位点。结果发现大多数m1A甲基化修饰富集在mRNA的5’UTR,小部分符合“GUUCRA”基序的m1A位点由一个已知的甲基化酶复合物TRMT6/61A修饰。此外,线粒体编码的转录本中也有大量的m1A甲基化修饰。该研究还表明,位于5’UTR区,尤其是转录本第一和第二位上的m1A可促进mRNA翻译,而位于编码区的m1A可抑制翻译作用。因此,m1A测序不仅揭示了核编码和线粒体编码的转录本上不同类型的m1A甲基化修饰,还为进一步m1A甲基化功能验证提供了重要工具。

图4:m1A-MAP揭示核编码和线粒体编码转录本上不同类型的m1A甲基化组

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