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Nature子刊:北京大学伊成器研究组揭示新型甲基化腺嘌呤RNA修饰谱图

摘要 : 2016年2月10日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Chemical Biology》杂志在线发表北京大学生命科学学院伊成器研究组在题为“Transcriptome-wide mapping reveals reversible and dynamic N1-methyladenosine methylome”的研究论文。

 2016年2月10日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Chemical Biology》杂志在线发表北京大学生命科学学院伊成器研究组在题为“Transcriptome-wide mapping reveals reversible and dynamic N1-methyladenosine methylome”的研究论文。研究首次报道了人类mRNA中一种新型的转录后修饰,即1-甲基腺嘌呤(N1-methyladenosine,m1A);并开发了测序新技术“m1A-ID-seq”,实现了全转录组水平上m1A这一可逆RNA修饰的谱图鉴定。 北京大学生科院博士生李笑雨与熊旭深为论文共同第一作者,伊成器研究员为论文通讯作者。

同时美国芝加哥大学何川教授和以色列Gideon Rechavi教授的合作研究在《Nature》杂志同时报道了真核细胞中m1A修饰的谱图,并进一步发现m1A修饰能够促进蛋白质的翻译过程“The dynamic N1-methyladenosine methylome in eukaryotic messenger RNA”。这些发现扩展了mRNA中的修饰种类,为“RNA表观遗传学”领域提供了崭新的研究方向。

转录后修饰对生命体至关重要。m1A RNA修饰广泛存在于各种非编码RNA中;然而,信使RNA(messenger RNA,mRNA)上是否存在m1A并不清楚。为了研究人细胞转录组中的m1A修饰,伊成器课题组首先利用高分辨质谱对mRNA中的m1A修饰进行定量,发现其广泛存在于各种细胞系中。该研究继而通过化学生物学、高通量测序等手段,发展了“m1A-ID-seq” ——一种结合抗体富集和特异性酶促反应的m1A测序新技术。利用这一技术,该研究成功实现了人细胞系全转录组水平的高分辨率m1A检测,鉴定出901个含有m1A修饰的转录本,并且发现m1A呈现强烈的5’非转录区分布特异性。这一分布规律与m6A(真核细胞mRNA中最广泛的甲基化修饰)截然不同,后者主要集中在mRNA的最后一个外显子上,并且对mRNA的翻译、定位、稳定性等多个过程进行调控。该研究进一步鉴定了m1A修饰的一个去甲基化酶ALKBH3,并发现了转录组中ALKBH3的近千个作用位点。因此,该研究不但揭示了m1A的广泛存在、绘制了转录组中m1A RNA修饰的谱图,也为m1A修饰参与基因表达调控的研究提供了重要工具。

m1A-ID-seq绘制人全转录组m1A RNA修饰谱图

(a)m1A-ID-seq流程图; (b)HEK293T细胞系全转录组水平m1A修饰分布呈现出5‘UTR特异性; (c)ALKBH3是mRNA上m1A的去甲基化酶。

原文链接:

Transcriptome-wide mapping reveals reversible and dynamic N1-methyladenosine methylome

原文摘要:

N1-Methyladenosine (m1A) is a prevalent post-transcriptional RNA modification, yet little is known about its abundance, topology and dynamics in mRNA. Here, we show that m1A is prevalent inHomo sapiens mRNA, which shows an m1A/A ratio of ~0.02%. We develop the m1A-ID-seq technique, based on m1A immunoprecipitation and the inherent ability of m1A to stall reverse transcription, as a means for transcriptome-wide m1A profiling. m1A-ID-seq identifies 901 m1A peaks (from 600 genes) in mRNA and noncoding RNA and reveals a prominent feature, enrichment in the 5′ untranslated region of mRNA transcripts, that is distinct from the pattern forN6-methyladenosine, the most abundant internal mammalian mRNA modification. Moreover, m1A in mRNA is reversible by ALKBH3, a known DNA/RNA demethylase. Lastly, we show that m1A methylation responds dynamically to stimuli, and we identify hundreds of stress-induced m1A sites. Collectively, our approaches allow comprehensive analysis of m1A modification and provide tools for functional studies of potential epigenetic regulation via the reversible and dynamic m1A methylation.

来源: Nature Chemical Biology 浏览次数:0

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