RNA甲基化作为表观遗传学研究的重要内容之一,是指发生在RNA分子上不同位置的甲基化修饰现象,6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)和5-甲基胞嘧啶(C5-methylcytidine,m5C)是真核生物中较常见的两种RNA转录后修饰。RNA甲基化在调控基因表达、剪接、RNA编辑、RNA稳定性、控制mRNA寿命和降解等方面可能扮演重要角色。 相对于DNA甲基化,RNA甲基化更加复杂、种类繁多、普遍存在于各种高级生物中。表观遗传学,包括组蛋白共价修饰(covalent histone modification)、DNA甲基化修饰(DNA methylation)、RNA甲基化修饰(RNA methylation)、基因组印记(genomic imprinting)、基因沉默(gene silencing)、RNA编辑(RNA editing)及非编码RNA(noncoding RNA)等,是指在核苷酸序列不发生改变的情况下,生物表型或基因表达发生了稳定的可遗传变化。m6A Pri-miRNA测序(涵盖Pri-miRNA和mRNA)。辽宁甲基化m6A
m6A修饰几乎涉及RNA代谢的所有方面,含m6A基因的转录组分析也揭示了相关的功能途径与RNA代谢有关。基于甲基转移酶和去甲基酶的定位,m6A可以在核或细胞质中被引入或去除。m6A可能对RNA具有不同的作用,这取决于它在细胞核还是细胞质中被检测到。 目前,已确认m6A具有的几个功能。m6A作为mRNA的普遍的修饰,在含有METTL3的甲基转移酶时mRNA前体转录后立即发生m6A甲基化;而FTO和ALKBH5负责m6A去甲基化。 通过甲基转移酶和去甲基化酶之间的相互作用,m6A水平保持平衡,形成m6A结合蛋白的对接位点和RNA二级结构的适当组装。具有足够的m6A水平的mRNA转录物可被适当剪接,转运,翻译或降解。而不平衡的m6A调节将在上述每一步引起RNA代谢的缺陷。金山区m6A肺腺ai当中m6A去修饰化酶FTO的异常低表达。
当出现热休克时,METTL3就会定位到染色质的热休克相关的基因上,m6A就会被添加到热休克转录本上,从而诱导这些转录本在应激压力下被清chu。UV诱导DNA破坏时,METTL3/14就会在2分钟内定位到UV诱导的损伤位点,同时伴随着m6A活动的增强。在人类多能干细胞的TGF-信号转录通路转导方面,活化的SMAD2/3会与METTL3/14-WTAP相互作用,诱导m6A添加到特定的转录本上。在AML细胞中,一部分METTL3会通过METTL14非依赖方式与CCAAT增强子结合蛋白zeta(CEBPZ)的启动子区域结合。在he心pG2细胞中,H3K36me3能通过与METTL14相互作用招募写入器,诱导mRNA的CDS和3'UTR上添加m6A。
M6A对RNA剪接的作用可能是由于甲基化的发生会干扰剪接因子和mRNA之间的相互作用,m6A簇可能作为某些RNA结合蛋白的对接位点;或者,由于m6A使A-U碱基配的稳定性降低,RNA二级结构可能受到影响。另一个可能的机制是通过甲基转移酶或脱甲基酶的相互作用,近来对ALKBH5的研究提出了m6A水平可能影响剪接因子的基因表达的另一种可能性。基于甲基转移酶和去甲基酶的定位,m6A可以在核或细胞质中被引入或去除。m6A可能对RNA具有不同的作用,这取决于它在细胞核还是细胞质中被检测到。 目前,已确认m6A具有的几个功能。YTHDF1 通过结合 m6A 修饰的 MYC mRNA 来促进其翻译。
迄今为止,已有160多种RNA修饰被发现,真核生物中除了常见的m6A修饰以外,科学家也发现了一种位于真核生物mRNA 5‘帽端的RNA可逆修饰m6Am,即在 m6A 修饰的基础上,同一个腺苷酸残基的核糖的 2’ 羟基也被甲基化,产生 2’ 甲氧基结构(2’-O-CH3)。研究发现m6Am修饰在50-80%的哺乳动物中都存在,并在细胞生命过程中通过影响mRNA的蛋白翻译效率发挥重要作用。目前已有多篇m6Am文章在高分期刊进行了报道(如表1),2017年《Nature》上发表了一篇m6Am在5‘端修饰影响mRNA稳定性的文章,说明了m6Am在mRNA修饰在生命过程中的重要作用。m6A是X. laevis中一个高度保守的mRNA修饰。河南分析m6A
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机体的整个生物学环境会影响m6A通路,并且决定了m6A的功能。一方面,不同的细胞,以及环境刺激能影响m6A这些效应器自身的表达水平,PTM以及细胞定位。例如,在多数细胞系中,m6A的去甲基化酶(demethylase)FTO主要位于细胞核,并且参与5%-10%的的mRNA的m6A去甲基化,但是在某些淋巴瘤细胞系中,这个比例达到40%。另一方面,RNA分子自身的异质性又增加了m6A的研究难度,这是因为:①RNA种类繁多,包括mRNA,tRNA,rRNA,以及其它大量的非编码RNA;②不同类型的细胞中的RNA丰度不同;③RNA存在着复杂的二级结构;④RNA存在着不同的转录状态(例如非活跃时,RNA与组蛋白紧密结合,转录活跃时,则与组蛋白松开);⑤RNA中的顺式/反式作用元件(例如一些RNA结合蛋白,RBP, RNA binding proteins)会调控m6A效应子与RNA底物。因此说,m6A的活动与环境紧密相关。辽宁甲基化m6A
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