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RNA甲基化是目前研究最广泛的RNA表观遗传修饰，目前已有包括N7甲基鸟苷甲基化（m7G）在内的70余种RNA甲基化修饰方式被发现并报道。
m7G甲基化作为一种普遍存在且进化保守的RNA修饰，在早前的研究中被认为主要发生在真核细胞mRNA的5′端鸟苷N7位点，介导转录延长、mRNA剪接、出核和翻译等过程。m7G修饰通过影响各种RNA分子的代谢，包括mRNA、tRNA、microRNA和核糖体RNA。越来越多的证据表明，m7G在人类疾病的发展中发挥着关键作用。目前m7G中标的项目越来越多，但又不会像其他热点一样被研究的很泛滥，因此不失为基金申请的好方向。
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。
m7G修饰（7-甲基鸟嘌呤修饰）是一种常见的RNA修饰，主要存在于tRNA、rRNA和mRNA中，对RNA的稳定性、翻译效率和功能有重要影响。
m7G修饰是指在RNA分子中的鸟嘌呤（G）碱基的第七位氮原子上加上一个甲基基团，形成7-甲基鸟嘌呤（m7G）。这种修饰可以发生在RNA分子的不同位置，如mRNA的5'端帽子结构、tRNA的反密码环和rRNA的特定位置。
m7G修饰通过酶促反应实现，这些酶通常被称为甲基转移酶。甲基转移酶使用S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作为甲基供体，将甲基基团转移到鸟嘌呤的第七位氮原子上，生成m7G。![]()
m7G在RNA中修饰的过程和位点
m7G修饰在不同类型的RNA中发挥着多种生物学功能：功能：mRNA的5'端帽子结构（m7GpppN）是eukaryotic mRNA的典型特征，保护mRNA不被核酸外切酶降解，促进mRNA的核输出，参与翻译起始，并影响mRNA的转录和加工。合成：mRNA帽子的合成由一系列酶促反应完成，包括RNA三磷酸酶、鸟嘌呤转移酶和甲基转移酶。这些酶协同作用，最终在mRNA的5'端形成m7G帽子结构。功能：tRNA中m7G修饰主要发生在反密码环区域，影响tRNA的结构和稳定性，促进正确的密码子-反密码子配对，提高翻译的准确性和效率。合成：tRNA中m7G的形成由特定的tRNA甲基转移酶（如Trm8-Trm82复合物）催化，这些酶识别特定的tRNA底物并进行甲基化修饰。功能：在rRNA中，m7G修饰参与核糖体的组装和功能，影响蛋白质合成的精度和效率。合成：rRNA中的m7G修饰由rRNA甲基转移酶（如Bud23）催化，这些酶在rRNA的特定位点进行甲基化修饰。
m7G修饰在RNA代谢中发挥着关键作用，具体表现在以下几个方面：RNA稳定性：m7G修饰保护RNA分子免受降解酶的作用，增加RNA的半衰期。翻译调控：m7G帽子结构与翻译起始因子结合，促进翻译起始复合物的组装，提高翻译效率。RNA加工与核输出：m7G帽子结构在RNA加工和核输出过程中发挥重要作用，影响RNA的成熟和运输。![]()
m7G调节因子在各种肿瘤中的作用
研究进展
近年来，随着高通量测序技术和质谱分析技术的发展，人们对m7G修饰的分布、功能和调控机制有了更深入的认识。例如，研究发现m7G修饰在癌症、神经退行性疾病和病毒感染等病理过程中起重要作用，成为潜在的疾病标志物和治疗靶点。
m7G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：
薄层层析（TLC）：
原理：薄层层析通过将样品在涂有吸附剂的薄层板上进行展开，不同化合物在薄层板上的迁移率不同，从而实现分离和检测。应用：m7G修饰的RNA在薄层层析板上有特定的迁移率，通过与标准品对比可以进行定性检测。高效液相色谱（HPLC）：
原理：高效液相色谱通过液相移动相和固定相之间的相互作用分离混合物中的成分。应用：可以用于分离和纯化m7G修饰的RNA片段，通过与标准品的保留时间进行比较，实现m7G修饰的定性和定量分析。质谱（MS）：
原理：质谱通过测量离子的质荷比（m/z）来分析化合物的结构和组成。应用：与液相色谱（LC-MS）或气相色谱（GC-MS）联用，可以精确检测m7G修饰的存在和位置，提供高灵敏度和高特异性的检测结果。
免疫荧光检测：
原理：利用特异性抗体结合m7G修饰，通过荧光标记检测抗体-抗原复合物。应用：适用于细胞和组织切片中m7G修饰的定位和定量分析，可以通过共聚焦显微镜观察修饰的空间分布。酶联免疫吸附测定（ELISA）：
原理：利用m7G特异性抗体结合修饰核苷酸，通过酶标记检测抗体-抗原反应。应用：适用于大规模样品的高通量筛查，可以提供定量结果。m7G-seq：
原理：结合特异性抗体富集m7G修饰的RNA片段，然后进行高通量测序。应用：可以在全基因组水平上检测m7G修饰的分布和频率，提供修饰在不同RNA分子中的精确位置。RIP-seq（RNA免疫共沉淀测序）：
原理：使用特异性抗体对m7G修饰的RNA进行免疫共沉淀，然后进行RNA测序。应用：适用于研究m7G修饰与特定蛋白质的相互作用，分析修饰对RNA功能的影响。MeRIP-seq（甲基化RNA免疫共沉淀测序）：
原理：使用抗m7G抗体进行甲基化RNA的富集，然后进行高通量测序。应用：广泛用于检测mRNA中m7G修饰的全局分布，揭示修饰的调控机制和生物学功能。纳米孔测序（Nanopore Sequencing）：
原理：通过纳米孔阵列直接测序单分子RNA，检测通过纳米孔的电流变化。应用：纳米孔测序技术能够直接读取RNA分子的序列和修饰状态，实现单分子水平的m7G修饰检测，提供高分辨率和高灵敏度的数据。单分子荧光共振能量转移（smFRET）：
原理：利用荧光染料标记RNA分子，通过共振能量转移检测分子间的距离变化。应用：可以用于实时监测m7G修饰的动态变化，研究修饰对RNA结构和功能的影响。
下面我们来举2个例子带大家一键看懂m7G实验结果。
1. WB检测到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）
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在这张图片中，显示了两种肝癌细胞系（Huh7和PLC/PRF/5）在两种不同条件下（Par即对照组和LR即仑伐替尼耐药组）的几种蛋白的表达水平，这些蛋白包括WDR4、METTL1、GAPDH（作为内参蛋白）、m7G（7-甲基鸟苷），以及U6（用作另一种内参）。Western Blot的条带黑度反映蛋白的相对量，数值则提供了量化的比较。检查内参蛋白表达稳定性：
GAPDH和U6通常用作内参，确保实验中蛋白质加载量的一致性。对比GAPDH和U6的表达稳定性来判断实验的可靠性。例如，Huh7细胞中GAPDH在Par和LR之间表达变化不大，而U6表达在LR中略有下降。PLC/PRF/5中GAPDH表达在LR稍微下降，U6则在LR中略微上升。分析目标蛋白表达变化：
WDR4和METTL1在两种细胞系中对仑伐替尼耐药的反应不同。Huh7中WDR4在LR组大幅上升（从0.18增至3.76），METTL1也有所增加（从0.54增至1.80）。PLC/PRF/5中，WDR4和METTL1的表达量同样在LR中增加，但幅度较小。重点分析m7G表达：
m7G的表达在两种细胞系的LR组中均显著上升，这表明仑伐替尼耐药细胞可能增强了tRNA的m7G修饰。Huh7中m7G从3.22增至4.75，PLC/PRF/5中从3.96增至4.43。这可能指示m7G修饰在耐药机制中的潜在角色。
2. RNA dot blot检测发现与LNCaP细胞相比，LNCaP-AI和C4-2细胞中mRNA内的m7G修饰水平更丰富。
（PMID：37599359，《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》，中科院一区，IF：11.3）
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图片分为两个(A)和(B)两部分，每部分都有两张图，分别是m7G dot blot（m7G斑点印迹）和Methylene blue（亚甲蓝）染色。
A部分（LNCaP-AI 和 LNCaP 细胞）
上图：m7G dot blot
每列表示不同细胞系：LNCaP-AI 和 LNCaP。每行表示不同量的RNA样品：100 ng, 200 ng, 400 ng, 800 ng。m7G信号：LNCaP-AI细胞的斑点明显比LNCaP细胞的斑点更暗，表示LNCaP-AI细胞中m7G修饰水平更高。下图：Methylene blue染色
作为对照，显示加载的RNA总量是否相同。各个点的染色强度相似，说明加载的RNA量基本一致，验证了上图检测结果的可靠性。
B部分（C4-2 和 LNCaP 细胞）
上图：m7G dot blot
每列表示不同细胞系：C4-2 和 LNCaP。每行表示不同量的RNA样品：100 ng, 200 ng, 400 ng, 800 ng。m7G信号：C4-2细胞的斑点明显比LNCaP细胞的斑点更暗，表示C4-2细胞中m7G修饰水平更高。下图：Methylene blue染色
同样作为对照，显示加载的RNA总量是否相同。各个点的染色强度相似，说明加载的RNA量基本一致，验证了上图检测结果的可靠性。
定性分析：
从m7G dot blot图中可以看出，LNCaP-AI和C4-2细胞的m7G信号明显强于LNCaP细胞，表明LNCaP-AI和C4-2细胞中的m7G修饰水平更高。Methylene blue染色图显示每个点的染色强度基本一致，验证了RNA加载量的一致性，确保了m7G信号差异是由于修饰水平不同，而非RNA加载量不同。进一步的定量分析可以通过斑点的灰度值进行定量，利用图像分析软件（如ImageJ）测量每个斑点的灰度值，计算不同细胞系间m7G修饰水平的相对变化。
2023年医学科学部“m7G”中标项目9个，其热度逐渐攀升
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部分中标项目
总而言之，m7G修饰在RNA稳定性、翻译效率和功能调控中发挥关键作用，近年来成为RNA修饰研究的热点。通过高通量测序和质谱分析等技术，科学家们深入解析了m7G的分布和机制，揭示其在癌症、神经退行性疾病和病毒感染等病理过程中的重要性。未来，m7G修饰研究有望为疾病诊断和治疗提供新的靶点和思路，推动RNA生物学和医学领域的重大进展。
2024年度国自然医学部50大科研热点中标数统计如下：
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