RNA甲基化修饰——m6A/5mC RNA甲基化定量检测试剂盒

在原生生物界、植物界和动物界中, 遗传物质 DNA和RNA上存在着广泛的核酸化学修饰。这一 特性显著拓宽了基因组的多样性, 是调控核酸从转 录到转录后表达的重要手段。然而, 与含有20种 不同氨基酸残基的蛋白质相比, RNA通常只有4种碱 基(A、U、G、C)。为了实现其结构和功能的多样性, RNA甲基化修饰作为转录后水平的主要调控方式, 在许多生物学过程中必不可少。

研究表明, mRNA(messenger RNA)、tRNA(transfer RNA)、rRNA(ribosomal RNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)和非编码小RNA包括 miRNA(microRNA)、siRNA(small interfering RNA)、piRNA(piwi-interacting RNA)]等各类RNA上均存在着各种不同的化学修饰。这些转录后的修饰分别由甲基转移酶(Writers)和去甲基转移酶(Erasers)在特定位点上通过酶促反应来安装或移除, 而甲基化结合蛋白(Readers)可以读取修饰信息并为下游功能的执 行传递信号。不同的化学修饰是通过对应的酶进行催化形成的, 这些酶具有脱氨基(deamination)、甲基化(methylation)、糖基化(glycosylation)、硫醇化(thiolation)、转糖基化(transglcosylation)和异构化(isomerization)等多种功能。

化学修饰的多样性, 以及不同位点上的修饰可影响RNA可变剪接、运输、 折叠、稳定性等不同层面的功能。RNA修饰可直接影响RNA的化学性质, 包括所带电荷、碱基配对、二级结构和蛋白质-RNA相互作用等, 这些变化又通过控制 RNA加工、定位、翻译和最终的衰变来调控基因表达。其中以m6A(N6- methyladenosine)、m1 A(N1 -methyladenosine)、5mC(5- methylcytosine)的RNA甲基化修饰最为常见。

1 RNA的m6A修饰

m6A就是在腺苷6位的N原子上插入一个甲基取代基，RNA转录本上的各种化学修饰中m6A含量最为丰富, m6A修饰的主要功能是影响RNA的翻译和稳定性。m6A甲基化修饰主要由相关的催化酶催化形成, METTL3(methyltransferase-like 3)和METTL14(methyltransferase-like 14)结合形成的异二聚体METTL3/METTL14是典型的m6A甲基转移酶复合物, 负责大部分哺乳动物细胞内 mRNA的 m6A甲基化修饰。细胞内m6A甲基化修饰水平不是静态不变的, 其受到细胞内外因素调控时具有动态可逆性。细胞内m6A甲基化修饰主要通过 RNA结合蛋白发挥生物学作用。

2 RNA的m1A修饰

m1A是由甲基转移酶催化的另外一种重要的RNA转录后修饰 , 它广泛存在于 tRNA、mRNA、rRNA以及线粒体 DNA编码的转录本中。与m6A不同, m1A修饰的腺苷酸在N1位点发生甲基化。该位点位于沃森–克里克双螺旋结构的碱基配对界面 , 从而阻断了腺嘌呤与胸腺嘧啶或尿苷的互补配对, 并对局部RNA结构或蛋白质-RNA相互作用造成影响。

3 RNA的5mC修饰

RNA的5mC修饰是指RNA胞嘧啶的第5位C原子发生甲基化, 该修饰也是动态可逆的, 主要以SAM 作为甲基供体, 在甲基转移酶催化下形成。5mC修饰广泛分布在rRNA、mRNA、tRNA、snRNA(small nuclear RNA)、miRNA、lncRNA和增强子相关的RNA(enhancer RNA, eRNA)中。RNA 5mC特异性甲基转移酶包括 NSUN家族蛋白和DNMT2(DNA methyltransferase 2), 其结构特点是含有保守的半胱氨酸残基 , 能够以SAM为甲基供体, 催化甲基转移到相应的RNA胞嘧啶残基上。

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