2016年2月10日,北京大学生命科学学院伊成器研究组在《自然·化学生物学》(Nature Chemical Biology)杂志在线发表题为“Transcriptome-wide mapping reveals reversible and dynamic N1-methyladenosine methylome”的研究论文(DOI: 10.1038/NCHEMBIO.2040)。文章首次报道了人类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。同一天,来自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《自然》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(Nature, doi:10.1038/nature16998)。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。
北京大学生命科学学院博士生李笑雨(PTN-BBS联合培养项目)、北大-清华生命科学联合中心博士生熊旭深是这篇论文的并列第一作者,生命科学学院伊成器研究员是该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、科技部973计划和北大-清华生命科学联合中心的资助。
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。
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编辑:舍予
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