小综述:RNA m6A甲基化

 

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说起RNA甲基化,已知RNA存在超过100种修饰。在真核生物中,5’端的Cap以及3’的ployA修饰在转录调控中起到了十分重要的作用,而mRNA的内部修饰则用于维持mRNA的稳定性。mRNA最常见的内部修饰包括N6-腺苷酸甲基化(m6A)、N1-腺苷酸甲基化(m1A)、胞嘧啶羟基化(m5C)等。

 

RNA甲基化

 

什么叫m6A修饰?

 

如图所示,m6A就是在腺苷6位的N原子上插入一个甲基取代基。

 

m6A

 

m6A修饰又有什么样的功能呢?

 

m6A 影响mRNA前体的剪接 m6A调控RNA的核输出
m6A调控mRNA翻译 m6A影响mRNA的稳定性
m6A修饰促进环状RNA翻译 m6A修饰改变可改变肿瘤发展
m6A调控造血干细胞定向分化 m6A调控精子发生

更多功能,等待您的研究 ...

 

谁参与了m6A修饰?

 

m6A这种甲基化修饰被证明是可逆化的,包括甲基化转移酶(Writers)、去甲基化酶(Erasers)和甲基化阅读蛋白(Readers)等共同参与。其中甲基化转移酶包括METTL3/14、WTAP和KIAA1429等,主要作用就是催化mRNA上腺苷酸发生m6A修饰。而去甲基化酶包括FTO和ALKHB5等,作用是对已发生m6A修饰的碱基进行去甲基化修饰。阅读蛋白主要功能是识别发生m6A修饰的碱基,从而激活下游的调控通路如RNA降解、miRNA加工等。

 

m6A修饰

 

1.m6A甲基化转移酶(Writers)

甲基化转移酶(methyltransferase)也叫Writers,是一类重要的催化酶,能够让mRNA上的碱基发生m6A甲基化修饰。METTL3、METTL14、WTAP和KIAA1492都属于m6A甲基化转移酶的核心蛋白。这些蛋白并不是各自孤立的,而是会形成复合物(complex)共同行使催化功能。由于酵母和线虫等生物缺少这四种核心蛋白中的一种或几种,所以m6A甲基化修饰属于高等真核生物独有的碱基修饰反应。

 

2.m6A去甲基化酶(Erasers)

在真核生物中,已发现的m6A去甲基化酶主要包括FTO和ALKBH5等。FTO蛋白全称Fat mass and obesity-associated protein,属于Alkb蛋白家族中的一员并且与肥胖相关,FTO被敲除或过表达都会显著改变小鼠的体重。ALKBH5是另一种重要的去甲基化酶,能够对细胞核中的mRNA进行去甲基化修饰,在N端有丙氨酸富集区和独有的卷曲螺旋结构(coiled-coil structure)。在细胞系中敲低ALKBH5后,mRNA上m6A修饰水平显著上升。

 

3.m6A甲基化阅读蛋白(Readers)

RNA pull-down实验已经鉴定了多种阅读蛋白,包括YTH结构域的蛋白、核不均一核糖蛋白(hnRNP)以及真核起始因子(eIF)等。YTHDF1-3主要在胞浆中特异性识别m6A修饰的mRNA,而YTHDC1-2的作用部位主要在细胞核内。eIF3蛋白能够与RNA 5’端UTR上发生m6A修饰的碱基相结合,从而促进mRNA的翻译。

 

m6A甲基化阅读蛋白

 

m6A甲基化检测方法有哪些

 

目前检测m6A所用的技术手段包括高通量测序、比色法以及液相色谱质谱联用(LC-MS)等。高通量测序偏向单碱基水平鉴定m6A;而比色法与LC-MS/MS比较相似,也是从整体水平上检测RNA上m6A甲基化水平,Epigentek公司推出的这款名为EpiQuik M6A RNA Methylation Quantification Kit试剂盒(P-9005),原理与ELISA反应类似,经过优化后检测m6A灵敏度会更高,操作更为简便。

 

EpiQuik M6A RNA Methylation Quantification Kit试剂盒

 

您猜,植物中RNA是否也存着m6A修饰呢?

 

与哺乳动物一样,植物RNA也存在m6A修饰。大约在40年前,已经有国外的课题组首次在小麦、燕麦、胚芽鞘和玉米的RNA中发现m6A修饰。植物也有属于自己的甲基化转移酶(writers)、去甲基化酶(erasers)和甲基化阅读蛋白(readers)。研究表明,m6A修饰被认为在植物胚胎发育中起着关键作用,同时,也参与调节对各种非生物(abiotic)和生物胁迫(biotic stress)的反应。

 

植物胚胎发育

 

以上希望可以帮助到更多的科研小伙伴们,更多m6A甲基化内容,欢迎持续关注每日生物评论哦~

 

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