m5C-RNA—掀起表观转录组学研究新浪潮

表观遗传学特别是DNA修饰的研究已成为后基因组时代生命科学领域关注的热点。近年来,随着康奈尔大学第一篇RNA腺苷N6位置甲基化(m6A)图谱的绘制及其在mRNA普遍存在的发现,转录修饰这一未开垦的学术领域,逐渐成为生物医药界争相挖掘的新领地。

目前单就RNA甲基化来说,已知的修饰就已达70多种,然而发生在mRNA上的却不多,约十余种,绝大部分的修饰发生于非编码RNA(ncRNA)中,例如转移RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。在已知的十余种修饰中,N6-甲基腺苷(m6A)和5-甲基化胞嘧啶(m5C)已被证明与肿瘤、神经系统紊乱、代谢性疾病、病毒感染以及个体发育等密切相关。其中m5C是最早发现存在于多种RNA (mRNA、tRNAs和rRNAs)的修饰之一,具有RNA稳定性及蛋白质合成翻译调控等功能。此外,RNA甲基化(m5C)与人类疾病密切相关,其功能涉及调控干细胞应激、细胞毒性应激、mRNA出核和植物细胞发育及基因表达等方面。

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研究现状:

  1. 2019年8月,在Molecular Cell发表的RNA 5-methylcytosine facilitates maternal-to-zygotic transition through preventing maternal mRNA decay文献,研究了5-甲基胞嘧啶(m5C)如何参与调控母源mRNA稳定性维持,发现m5C通过新结合蛋白Ybx1调控母源mRNA的稳定性,进而调控斑马鱼母源-合子转换(maternal-to-zygotic transition, MZT)及早期胚胎发育进程。通过绘制斑马鱼早期胚胎发育过程中RNA m5C甲基化图谱,发现在母源-合子转换过程中,m5C修饰的母源mRNA比未修饰的mRNA更稳定。研究结果揭示:m5C修饰通过其结合蛋白Ybx1招募Pabpc1a维持母源mRNA稳定性从而保证母源-合子转换有序机制的发现,进一步证明其在调控重要生理和病理进程中的重要作用。

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  1. 2019年,发表在Nature Cell Biology上的5-methylcytosine promotes pathogenesis of bladder cancer through stabilizing mRNAs的文章,通过单碱基分辨,分析人类膀胱尿路上皮癌(UCB)样本中mRNA的5甲基化胞嘧啶(m5C)修饰,鉴定出大量的癌基因mRNA携带高甲基化m5C修饰位点,并且高甲基化修饰基因在UCB样本中呈现高表达。此外证明,YBX1可以特异性的识别m5C位点(Reader),YBX1通过募集ELAVL1蛋白维持靶向mRNA的稳定性。此外发现,NSUN2和YBX1通过结合HDGF基因3’端非编码区域的m5C位点驱动UCB的发病机制。本文揭示了m5C mRNA修饰对癌基因激活调控的新机制,也为不同肿瘤研究提供了新思路和潜在的治疗策略。

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  1. 2017年,发表在Cell Research 上,题为5-methylcytosine promotes mRNA export — NSUN2 as the methyltransferase and ALYREF as an m5C reader的研究发现,m5C修饰在富含CG的区域和翻译起始位点下游的区域富集,在哺乳动物转录组中具有保守的、组织特异性的和动态的特征。此外,mRNA中m5C的形成主要是由RNA甲基转移酶NSUN2催化的,且m5C在体内是由mRNA运输因子ALYREF特异性识别。NSUN2调节ALYREF的核-质穿梭、RNA结合亲和力和相关mRNA的输出。该研究提供了哺乳动物转录组的m5C的全面概况,并表明m5C修饰在mRNA输出和转录后调控中发挥重要作用。

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RNA-BisSeq

关注RNA甲基化m5C的小伙伴肯定早已发现,近3年发表的相关文献涉及领域远超上文所述,对于这么热点的研究,不知您是否早已心动,却苦于找不到可靠的高通量测序检测服务商呢?易基因研究团队早在2009年,Nucleic Acids Research发表第一篇亚硫酸盐RNA甲基化m5C检测方案后,就已跟对方合作开展其在高通量测序上的应用,技术可算得上放心!在此基础上,我们重磅推出m5C RNA甲基化测序科研服务产品——RNA-BisSeq:

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检测原理与DNA的5mC修饰类似, RNA甲基化修饰m5C的检测方法也是通过对样品进行重亚硫酸盐处理,将mRNA中未发生甲基化的胞嘧啶(C)转换为尿嘧啶(U),进行反转录后形成cDNA;文库制备完成后,通过高通量测序分析,可得m5C 修饰的位点,从而满足您对RNA甲基化的科研需求。

RNA-BisSeq实验流程:

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5mcRNA甲基化建库示意图

参考文献:

  1. Yang et al. RNA 5-Methylcytosine Facilitates the Maternal-to-Zygotic Transition by Preventing Materna mRNA Decay. Molecular Cell ,2019; 1–15

  2. Xin Chen et al. 5-methylcytosine promotes pathogenesis of bladder cancer through stabilizing mRNAs Nature. Cell Biology, 2017; 978–990

  3. Xin Yang et al. 5-methylcytosine promotes mRNA export — NSUN2 as the methyltransferase and ALYREF as an m5C reader Cell Research 2017; 1-20.

  4. Schaefer M, Pollex T, Hanna K, Lyko F. RNA cytosine methylation analysis by bisulfite sequencing. Nucleic Acids Res.

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