国自然研究热点-RNA甲基化研究指南

m6A RNA甲基化是RNA最关键的内部修饰之一,是真核生物丰富和调节遗传信息的一种保守的转录后机制。

m6A RNA甲基化

真核生物RNA携带100多种化学修饰,其中RNA甲基化修饰约占60%,而N6-甲基腺嘌呤(m6A)在RNA甲基化修饰中最为普遍,占有率高达80%。mRNA RRACH 序列中的腺嘌呤在甲基化酶的作用下,其第6位N上的H被CH3取代发生甲基化,是一类极为重要的表观修饰。

mRNA中可逆化的m6A修饰[1]

m6A RNA甲基化研究意义

作为高等生物RNA上含量最为丰富的一种修饰形式,m6A RNA甲基化的过程是可逆的,其功能受m6A甲基转移酶复合物、m6A去甲基化酶和m6A阅读蛋白来调控,这种修饰会参与到很多转录后调控过程中,在细胞加速 mRNA 代谢和翻译,以及在细胞分化、胚胎发育和压力应答等过程中起重要作用。

mRNA和ncRNA中m6A的功能[1]

RNA甲基化作为近年的研究热点,为科研人员解读生物学问题提供了新的观察角度,其相关研究受到国自然科学基金的青睐,文章成果频发累计IF>5000 | m6A RNA甲基化文章2021上半年发表汇总

RNA甲基化研究方法

在RNA甲基化研究方法中,MeRIP-seq作为检测m6A修饰的方法,因其可以在全基因组范围内进行m6A修饰检测,也成为目前RNA甲基化研究的主要研究方式之一。

RNA甲基化研究思路

研究开展前

(1)明确研究方向与RNA甲基化修饰相关。

(2)转录组数据或TCGA/TIMER等数据分析与某一RNA甲基化酶相关。

(3)Western Blot、RT-qPCR 检测RNA甲基化酶的表达变化。

(4)明确某一表型与RNA甲基化酶相关。

研究开展思路

m6A修饰具有多种生物学功能,如调控mRNA翻译、转录以及稳定性等。目前,已在多种植物中发现这种RNA修饰,能够参与调控不同植物的各方面生物学功能。

RNA methylomes reveal the m6A-mediated regulation of DNA demethylase gene SlDML2 in tomato fruit ripening

发表期刊:Genome Biology   

影响因子:13.583

研究内容:RNA 甲基化与 DNA 甲基化在番茄果实成熟中的表观遗传调控关联

研究思路:

研究结论:研究初步明确了 DNA 甲基化与 RNA 甲基化之间存在关联性,揭示了果实成熟调控的新机制,为阐明果实成熟调控网络提供了新思路。鉴于 DNA 甲基化和 RNA 甲基化的多重功能,研究中所呈现的反馈调控机制也适用于其他生物学过程。

此外,研究表明,m6A 在不同组织,细胞系中是一个复杂的调控网路,m6A RNA 甲基化与肿瘤、疾病的发生和发展密切相关。

METTL3 is essential for postnatal development of brown adipose tissue and energy expenditure in mice

发表期刊:Nature Communications   

影响因子:14.919  

研究内容:METTL3对于小鼠棕色脂肪组织的出生后发育和能量消耗至关重要

研究思路:

研究结论:

作者利用小鼠作为动物模型,通过实验表明在小鼠出生后棕色脂肪细胞的发育过程中存在棕色脂肪细胞和骨骼肌细胞之间的转化,而且 METTL3 缺失可以促进棕色脂肪细胞到骨骼肌细胞转化,该成果为针对BAT能量消耗治疗肥胖提供了新的药物靶点。

研究开展后

(1)构建全转录组 m6A 修饰谱-揭示某一生命过程中RNA甲基化修饰的变化。

(2)m6A甲基化与转录组联合分析,挖掘RNA甲基化酶靶基因。

(3)RNA甲基化酶与靶基因验证,如敲除或过表达RNA甲基化酶,看靶基因的变化,细胞及动物的表型变化。

除上述研究开展后的工作外,m6A甲基化还可与翻译组联合分析,以寻找基因的转录水平与蛋白表达水平的背后机制

研究思路小结

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参考文献

[1] Huang H ,  Weng H ,  Chen J . m6A Modification in Coding and Non-coding RNAs: Roles and Therapeutic Implications in Cancer[J]. Cancer Cell, 2020, 37(3):270-288.

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