RNA甲基化修飾——m6A/5mC RNA甲基化定量檢測試劑盒

在原生生物界、植物界和動物界中, 遺傳物質 DNA和RNA上存在著廣泛的核酸化學修飾。這一 特性顯著拓寬了基因組的多樣性, 是調控核酸從轉 錄到轉錄后表達的重要手段。然而, 與含有20種 不同氨基酸殘基的蛋白質相比, RNA通常只有4種堿 基(A、U、G、C)。為了實現其結構和功能的多樣性, RNA甲基化修飾作為轉錄后水平的主要調控方式, 在許多生物學過程中必不可少。

研究表明, mRNA(messenger RNA)、tRNA(transfer RNA)、rRNA(ribosomal RNA)、長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)和非編碼小RNA包括 miRNA(microRNA)、siRNA(small interfering RNA)、piRNA(piwi-interacting RNA)]等各類RNA上均存在著各種不同的化學修飾。這些轉錄后的修飾分別由甲基轉移酶(Writers)和去甲基轉移酶(Erasers)在特定位點上通過酶促反應來安裝或移除, 而甲基化結合蛋白(Readers)可以讀取修飾信息并為下游功能的執 行傳遞信號。不同的化學修飾是通過對應的酶進行催化形成的, 這些酶具有脫氨基(deamination)、甲基化(methylation)、糖基化(glycosylation)、硫醇化(thiolation)、轉糖基化(transglcosylation)和異構化(isomerization)等多種功能。

化學修飾的多樣性, 以及不同位點上的修飾可影響RNA可變剪接、運輸、 折疊、穩定性等不同層面的功能。RNA修飾可直接影響RNA的化學性質, 包括所帶電荷、堿基配對、二級結構和蛋白質-RNA相互作用等, 這些變化又通過控制 RNA加工、定位、翻譯和最終的衰變來調控基因表達。其中以m6A(N6- methyladenosine)、m1 A(N1 -methyladenosine)、5mC(5- methylcytosine)的RNA甲基化修飾最為常見。

1 RNA的m6A修飾

m6A就是在腺苷6位的N原子上插入一個甲基取代基，RNA轉錄本上的各種化學修飾中m6A含量最為豐富, m6A修飾的主要功能是影響RNA的翻譯和穩定性。m6A甲基化修飾主要由相關的催化酶催化形成, METTL3(methyltransferase-like 3)和METTL14(methyltransferase-like 14)結合形成的異二聚體METTL3/METTL14是典型的m6A甲基轉移酶復合物, 負責大部分哺乳動物細胞內 mRNA的 m6A甲基化修飾。細胞內m6A甲基化修飾水平不是靜態不變的, 其受到細胞內外因素調控時具有動態可逆性。細胞內m6A甲基化修飾主要通過 RNA結合蛋白發揮生物學作用。

2 RNA的m1A修飾

m1A是由甲基轉移酶催化的另外一種重要的RNA轉錄后修飾 , 它廣泛存在于 tRNA、mRNA、rRNA以及線粒體 DNA編碼的轉錄本中。與m6A不同, m1A修飾的腺苷酸在N1位點發生甲基化。該位點位于沃森–克里克雙螺旋結構的堿基配對界面 , 從而阻斷了腺嘌呤與胸腺嘧啶或尿苷的互補配對, 并對局部RNA結構或蛋白質-RNA相互作用造成影響。

3 RNA的5mC修飾

RNA的5mC修飾是指RNA胞嘧啶的第5位C原子發生甲基化, 該修飾也是動態可逆的, 主要以SAM 作為甲基供體, 在甲基轉移酶催化下形成。5mC修飾廣泛分布在rRNA、mRNA、tRNA、snRNA(small nuclear RNA)、miRNA、lncRNA和增強子相關的RNA(enhancer RNA, eRNA)中。RNA 5mC特異性甲基轉移酶包括 NSUN家族蛋白和DNMT2(DNA methyltransferase 2), 其結構特點是含有保守的半胱氨酸殘基 , 能夠以SAM為甲基供體, 催化甲基轉移到相應的RNA胞嘧啶殘基上。

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