为什么修饰百分比的检测对rna修饰研究至关重要?

rna转录后修饰,比如m6a, m1a, m5c, 和假尿嘧啶(ψ)修饰,共同组成了表观转录组,是一种新层次的基因表达调控方式。m6a是mrna和lncrna上含量最丰富的修饰之一,在转录后各个水平影响mrna/lncrna 的代谢和功能。此外,m6a还参与了其它ncrna的功能,包括circrna非帽依赖的翻译起始,和pri-mirna的加工过程。


rna修饰的潜在功能不仅取决于其所修饰的是何种基因转录本,同时也取决于被修饰部分在该转录本中所占的百分比。然而,目前大部分转录组水平的的rna修饰检测方法着重于寻找转录本上的修饰位点,不能够定量地检测被修饰转录本的百分比。这一类定量信息的缺乏已引起越来越多科研工作者的关注。

科学家最关注的问题

“mrna修饰的潜在影响既取决于其分子效应,也取决于被修饰转录本的百分比。例如,一种可以加速mrna降解的修饰,如果只有1%的转录本被修饰,显然不太可能产生任何生物功能,然而当一种修饰可以促使mrna翻译成新的蛋白亚型时,即使修饰水平很低,也可能产生重要的生物功能。当前的m6a和ψ检测方法局限性在于缺乏修饰程度的定量信息。m6a的调控作用可以通过pulldown m6a的方法,检测特定序列在不同状态下的相对富集程度进行推断,但不能从这些数据中获得被修饰mrna的绝对量。新的可定量m6a和ψ的高通量检测方法,将极大的促进该领域的发展。

[1] wendy v. gilbert, tristan a. bell, cassandra schaening. science (2016)


另一个重要的问题是阐明rna修饰的化学计量的动态变化。目前,表观转录组学研究的重点大多是哪些位点被修饰,而不是rna中每个被修饰位点的占比。低通量分析mrna和病毒rna的m6a修饰位点显示,任何m6a修饰位点的占比都不会达到100%。修饰的化学计量变化可能是一种rna生物学修饰的动态变化参数。修饰可以影响mrna的结构,和(或)对rbps的招募。任何特殊位点的修饰,会导致同一mrna群体仅仅由于结构或是结合reader的不同,分为两个mrna亚群。因此,改变修饰的化学计量数,可能是同一个rna转录本行使不同功能的一种机制。目前急需可以检测修饰化学计量数的高通量方法,以阐明表观转录组学在这一方面的问题。

[4] cole j.t. lewis, tao pan, auinash kalsotra. nat rev mol cell biol (2017)

arraystar 表观观转录组芯片结合了双荧光通道芯片技术与rna修饰免疫共沉淀技术,在转录本水平对rna修饰进行定量检测。定量的表观转录组图谱可为rna修饰调控研究提供重要信息。


参考文献

1. gilbert wv, bell ta, schaening c: messenger rna modifications: form, distribution, and function. science 2016, 352(6292):1408-1412.[pmid: 27313037]

2. yang y et al: extensive translation of circular rnas driven by n(6)-methyladenosine. cell res 2017, 27(5):626-641.[pmid: 28281539]

3. alarcon cr et al: hnrnpa2b1 is a mediator of m(6)a-dependent nuclear rna processing events. cell 2015, 162(6):1299-1308.[pmid: 26321680]

4. lewis cj, pan t, kalsotra a: rna modifications and structures cooperate to guide rna-protein interactions. nat rev mol cell biol 2017, 18(3):202-210.[pmid: 28144031]

5. qin y et al: trim9 short isoform preferentially promotes dna and rna virus-induced production of type i interferon by recruiting gsk3beta to tbk1. cell res 2016, 26(5):613-628.[pmid: 26915459]


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