图1. RNA修饰的里程碑事件[1]
特别引人注目的是m6A修饰,它最早是1955年在细菌DNA中被发现,在1974年首次在哺乳动物mRNA中被鉴定出,并迅速成为研究的焦点。随着技术的进步,2012年m6A的全转录组定位方法m6A-seq/meRIP-seq被开发,这为理解m6A修饰的动态调控提供了新的视角。随后,又有各种新的方法不断出现。今天我们的介绍也主要围绕m6A展开。
首先,什么是m6A?目前发现细胞RNA中已经识别到超过100种化学修饰,其中RNA甲基化修饰起着重要的作用。RNA甲基化,是指在甲基转移酶的催化下在RNA分子上的某一个原子上添加一个甲基基团(-CH3)。m6A修饰是以S腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体,在甲基转移酶(METTL3)复合体的作用下将甲基(-CH3)转移到RNA腺嘌呤苷酸的N6位置形成的。这种修饰在真核生物中广泛存在,包括人类、小鼠、果蝇、酵母等。m6A修饰通常由“甲基转移酶复合物”实现,包括“写入”酶、如METTL3、METTL14和WTAP,以及“擦除”酶,如FTO和ALKBH5。
m6A (N6-methyladenosine)是真核生物mRNA上最普遍的RNA修饰之一,广泛参与调控基因表达的多个层面,包括mRNA的剪接、稳定性、运输和翻译。m6A修饰的动态变化与多种生物学过程密切相关,如细胞分化、发育、脑功能以及疾病发生等。此外,m6A修饰的异常与多种疾病,包括癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等有着直接联系,使其成为潜在的治疗靶点和生物标志物。因此,深入研究m6A修饰不仅有助于我们理解生命现象的分子机制,还为疾病诊断、治疗和药物开发提供了新的策略和方向。
图4.m6A修饰介导的RNA代谢影响植物的发育和胁迫反应[4]
Methyl-RNA immunoprecipitation and sequencing (MeRIP-Seq, 也称作m6A-Seq),该方法是基于特异性抗体特异性结合甲基化修饰的碱基的原理,以RNA免疫共沉淀富集甲基化修饰片段为基础,然后通过高通量测序,在全转录组范围内研究发生甲基化的RNA区域。MeRIP-seq技术为研究m6A修饰在RNA生物学和疾病中的作用提供了一个强大的工具,它是目前研究m6A修饰使用最广泛的技术之一。有需要详细了解的老师可以看看我们往期推文《技术贴 | RNA甲基化修饰m6A的检测——MeRIP-seq》。
案例一:小鼠卵母细胞和着床前胚胎的m6A动态修饰图谱[6]
研究材料:
图6.小鼠卵母细胞和胚胎的RNA m6A图谱
案例二:m6A 阅读蛋白YTHDF1调控ZNF839 翻译促进骨髓间充质干细胞成骨[7]
研究方法:
研究路线:
研究内容:
ZNF839是一个与YTHDF1结合的m6A修饰基因
案例三:梨响应火疫病过程中RNA m6A动态变化的多组学分析[8]
研究材料:
研究内容:
整体水平检测,可提供Dot-blot和LC-MS/MS;
转录组水平的检测,可提供基于特异性抗体的测序技术MeRIP-seq;
单基因m6A位点检测技术,可提供MeRIP-qPCR,SELECT。
项目物种经验:
医口 项目 | 人,大鼠,小鼠 |
动物 项目 | 鸡,猪,牛,短趾百灵鸟,罗非鱼,黄鳝,斑马鱼,秀丽隐杆线虫… |
植物 项目 | 大豆,桂花,秋茄,樟树,番茄,杨树,苹果,拟南芥,刺梨,棉花,水稻,木麻黄,火炬松,青稞,碎米荠… |
参考文献:
1.Liu WW, Zheng SQ, Li T, Fei YF, Wang C, Zhang S, Wang F, Jiang GM, Wang H. RNA modifications in cellular metabolism: implications for metabolism-targeted therapy and immunotherapy. Signal Transduct Target Ther. 2024 Mar 27;9(1):70. doi: 10.1038/s41392-024-01777-5. PMID: 38531882; PMCID: PMC10966055.
2.Huang H, Weng H, Chen J. m6A Modification in Coding and Non-coding RNAs: Roles and Therapeutic Implications in Cancer. Cancer Cell. 2020 Mar 16;37(3):270-288. doi: 10.1016/j.ccell.2020.02.004. PMID: 32183948; PMCID: PMC7141420.
3.Liu Y, Yang D, Liu T, Chen J, Yu J, Yi P. N6-methyladenosine-mediated gene regulation and therapeutic implications. Trends Mol Med. 2023 Jun;29(6):454-467. doi: 10.1016/j.molmed.2023.03.005. Epub 2023 Apr 15. PMID: 37068987.
4.Shao Y, Wong CE, Shen L, Yu H. N6-methyladenosine modification underlies messenger RNA metabolism and plant development. Curr Opin Plant Biol. 2021 Oct;63:102047. doi: 10.1016/j.pbi.2021.102047. Epub 2021 May 6. PMID: 33965696.
5.Dominissini D, Moshitch-Moshkovitz S, Schwartz S, Salmon-Divon M, Ungar L, Osenberg S, Cesarkas K, Jacob-Hirsch J, Amariglio N, Kupiec M, Sorek R, Rechavi G. Topology of the human and mouse m6A RNA methylomes revealed by m6A-seq. Nature. 2012 Apr 29;485(7397):201-6. doi: 10.1038/nature11112. PMID: 22575960.
6.Wang Y, Li Y, Skuland T, Zhou C, Li A, Hashim A, Jermstad I, Khan S, Dalen KT, Greggains GD, Klungland A, Dahl JA, Au KF. The RNA m6A landscape of mouse oocytes and preimplantation embryos. Nat Struct Mol Biol. 2023 May;30(5):703-709. doi: 10.1038/s41594-023-00969-x. Epub 2023 Apr 20. PMID: 37081317; PMCID: PMC10337017.
7.Liu T, Zheng X, Wang C, Wang C, Jiang S, Li B, Chen P, Xu W, Zheng H, Yang R, Huang X, Zhang X, Jiang L. The m6A "reader" YTHDF1 promotes osteogenesis of bone marrow mesenchymal stem cells through translational control of ZNF839. Cell Death Dis. 2021 Nov 12;12(11):1078. doi: 10.1038/s41419-021-04312-4. PMID: 34772913; PMCID: PMC8590051.
8.Han C, Zhang F, Qiao X, Zhao Y, Qiao Q, Huang X, Zhang S. Multi-Omics Analysis Reveals the Dynamic Changes of RNA N 6 -Methyladenosine in Pear (Pyrus bretschneideri) Defense Responses to Erwinia amylovora Pathogen Infection. Front Microbiol. 2022 Feb 10;12:803512. doi: 10.3389/fmicb.2021.803512. PMID: 35222304; PMCID: PMC8867029.
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