m7G修饰已成为国自然关注的热点，下面我们将从背景介绍、研究手段、方法、结果分析等角度深入解析这一主题。
一、【背景介绍】m7G修饰是什么？
RNA m7G（7-甲基鸟苷）修饰是一种发生在RNA分子上的重要表观遗传修饰。这种修饰涉及将甲基团添加到RNA分子的鸟苷（G）上的第7个氮原子，形成7-甲基鸟苷。m7G修饰在各种类型的RNA中都有发现，包括信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）、核糖体RNA（rRNA）和其他非编码RNA。这种修饰对RNA的功能、稳定性和相互作用具有重要影响。
1. m7G修饰的概念和原理
1) 概念：
m7G修饰通常出现在RNA的帽子结构（cap structure）中，特别是在真核生物的mRNA分子的5'末端。这种帽子结构对于保护RNA免受降解、促进翻译、调控RNA的核出口以及后续的mRNA剪接等生物过程至关重要。
2) 原理：
在mRNA合成的初期，一种称为鸟苷三磷酸（GTP）的分子会被特殊的酶（如guanylyltransferase）加到刚合成的RNA链的5'端。随后，这个新增的GTP的鸟苷部分会被另一种酶（methyltransferase）加上一个甲基团，形成m7G。
2. m7G修饰的机制
1) 酶促作用：
鸟苷转移酶（guanylyltransferase）：负责将GTP添加到新合成的RNA的5'端。
甲基转移酶（methyltransferase，如RNMT）：在GTP加入后，这种酶将甲基从甲基供体S-腺苷甲硫氨酸（SAM）转移至GTP的鸟苷部分的第7氮原子上。
2) 功能影响：
m7G修饰增强了RNA的翻译效率，因为它促进了识别帽结构的翻译起始因子的装配，尤其是在mRNA翻译的启动阶段。此外，m7G修饰也影响RNA的其他处理和调控过程，如剪接、出核以及降解路径。
3. m7G在疾病中的角色
在某些情况下，m7G修饰的异常可能与疾病发生有关，例如在某些癌症中，m7G修饰的变化可能影响到基因的表达调控，进而影响细胞的增殖、分化或死亡。研究m7G及其相关酶的活性变化，可能有助于理解疾病机理，甚至为新的治疗方法提供靶点。
这种RNA修饰的研究仍在不断深入，对其完整的生物学意义和机制的理解将有助于揭示细胞内信息流的复杂调控网络。
二、【研究手段与方法】m7G修饰如何研究？
m7G修饰的研究涉及多种技术手段和检测指标，以解析其复杂的生化途径和调控机制。以下是一些关键的研究方法和技术：
1. 高通量测序技术
1) MeRIP-seq（甲基化RNA免疫沉淀测序）
这种技术通过使用特定于m7G修饰的抗体来富集含有m7G修饰的RNA片段，然后进行高通量测序。通过比较修饰与未修饰的RNA的分布，可以识别出具有m7G修饰的RNA位置。
2）miCLIP（m7G修饰交叉链接免疫沉淀）
此方法改进了MeRIP-seq，通过使用紫外线交叉链接将抗体和修饰的RNA固定，提高了m7G位点的定位精度。
2. 质谱分析
液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）：这是一种强大的分析工具，用于鉴定和定量RNA样本中的m7G修饰。通过分离和测量经酶解的RNA片段，质谱可以检测到修饰后的核苷酸，并帮助确定修饰的具体位置。
3. 生物化学方法
1）离子交换色谱：
通过利用修饰和未修饰的核苷酸在电荷或亲水性上的差异，此方法可以用来分离和纯化含有特定修饰的RNA片段。
2) Northern Blotting：
通过使用标记的探针来检测特定RNA分子，此技术可以用来评估m7G修饰对RNA稳定性或表达水平的影响。
4. 遗传学方法
1) 基因敲除或敲降：
通过遗传操作关闭或减弱涉及m7G修饰的酶的表达，如methyltransferase的敲除或敲降，可以研究这些酶在细胞中的功能以及m7G修饰在生物过程中的角色。
2) 报告基因分析：
将含有特定m7G修饰位点的RNA序列插入报告基因（如荧光蛋白基因）的上游，观察这种修饰如何影响基因的表达。
5. 细胞成像技术
免疫荧光染色：使用特异性抗m7G抗体进行染色，可以在细胞或组织中直观地观察m7G修饰的分布和定位。
6. 计算生物学和生物信息学方法
生物信息学分析：结合生物信息学工具分析高通量数据，如MeRIP-seq或其他测序数据，可以帮助揭示m7G修饰的全局分布模式、与疾病的关联以及可能的生物学功能。
三、【结果分析】m7G修饰实验结果怎么看？
下面我们来举2个例子带大家一键看懂m7G修饰实验结果。
1. Western blot和 anti-m7G Northwestern blot检测发现仑伐替尼耐药细胞中的 tRNAm 7G 修饰水平升高。
（PMID：36102722，《Cancer Research》，中科院一区，IF：11.2）
1. 标记和目的
WDR4和METTL1：这两种蛋白都与m7G的形成有关，因此其表达水平可能直接影响m7G修饰的水平。
GAPDH：常用作加载对照，以确保加载的样品量相对一致。
m7G：检测RNA中m7G修饰的水平。
U6：通常用作内参RNA，确保RNA加载量的一致性。
2. 结果解读
1) 表达水平的对比：
WDR4和METTL1：在耐药细胞（LR）中，这两种与m7G修饰相关的蛋白表达水平都比正常细胞（Par）有所上升，特别是在Huh7细胞系中。这可能表明耐药细胞通过增加这些蛋白的表达来增强m7G修饰，进而影响RNA的功能和稳定性。
GAPDH和U6：用作对照，显示了相对一致的表达或加载，这验证了实验数据的可靠性和比较的有效性。
2) m7G修饰：
在耐药细胞中，m7G修饰水平显著增加（见m7G条带的强度），这与WDR4和METTL1表达增加的趋势一致。增强的m7G修饰可能促进了RNA翻译效率的提高，这是某些药物耐药机制的一部分。
这些结果表明，在仑伐替尼耐药的肝癌细胞中，m7G修饰水平的增加可能与WDR4和METTL1表达的增加有关。
2. 质谱分析显示了let-7e-5p第11位（G11）的甲基化鸟苷。
（PMID：31031083，《Molecular Cell》，中科院一区，IF：16.0）
1. 理解质谱图
峰值：每个峰代表了特定的RNA片段或修饰。峰的位置（m/z值）告诉我们这个片段的质量和电荷，而峰的高度（强度）表示该片段的相对丰度。
注解：图中的断裂箭头和标注用于说明RNA序列如何在特定位置断裂，生成相应的片段。这些标注帮助我们追踪在RNA序列中特定核苷酸的修饰情况。
2. 分析m7G修饰
在图B中，可以看到在第11位G（G11）附近的标记，这表明在这个位置有一个m7G修饰。对比图A和图B，我们需要关注这一修饰导致的质量增加（因为甲基增加了质量约14 Da）。
修饰导致的质量变化：通过比较相应m/z值的改变，我们可以确认修饰的存在。例如，如果一个片段在未修饰的状态下的m/z为1000，在修饰后变为1014，这表明在这个片段中加入了一个甲基。
3. 定量分析
强度比较：比较两个图中相同m/z值片段的强度可以帮助我们理解修饰的程度。如果一个修饰在某种条件下更为丰富，相应的峰会更高。
四、【国自然中标统计】m7G修饰热度如何？
2023年医学科学部“m7G修饰”中标项目9个，已成为一大热点
总而言之，m7G修饰作为一种关键的RNA表观遗传修饰，其在调控RNA的功能和稳定性中扮演着至关重要的角色。随着对其生物学意义和机制的深入研究，m7G修饰已经被证实在多种生物过程中，尤其是在疾病的发生发展中具有重要影响。当前，通过先进的分子生物学技术和高通量分析方法，我们能够更精确地解析m7G修饰在不同类型RNA上的分布和功能，这不仅为理解细胞内信息流的调控提供了新视角，也为开发针对特定RNA修饰的疾病治疗策略提供了可能。随着研究的进一步深入和技术的不断创新，未来m7G修饰有望在精准医疗和治疗靶点的开发上发挥更大的潜力。
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