tRNA 2'-O-甲基化修饰及其修饰酶的生物学功能

转移核糖核酸(transfer RNA, tRNA)上存在着大量的转录后修饰,对tRNA发挥其生物学功能具有重要作用。甲基化修饰作为tRNA修饰中最广泛存在的一种,可以发生在核苷酸的碱基或者2'-O-核糖(2'-O-甲基化修饰)上。tRNA 2'-O-甲基化修饰广泛存在于古细菌、原核生物和真核生物中,并且在tRNA第4位、6位、18位、32位、34位、39位、44位、54位和56位均被鉴定到。研究表明,tRNA 2'-O-甲基化修饰参与调控tRNA的折叠和成熟、影响tRNA稳定性及反密码子与mRNA密码子配对的精确性,并与细胞生长、压力应激和免疫调控密切相关。人细胞质tRNA 2'-O-甲基化修饰缺陷常常与疾病密切相关,并且潜在的tRNA 2'-O-甲基修饰酶已经成为药物研发的新靶点。开展tRNA 2'-O-甲基化修饰及其修饰酶的研究将丰富人们对tRNA 2'-O-甲基化修饰的生物学功能的认识,并为探索tRNA 2'-O-甲基修饰酶在人类疾病中的致病机制打下基础。现将简要介绍已报道的tRNA 2'-O-甲基化修饰及其修饰酶的生物学功能。     

tRNA甲基化修饰及其在神经系统疾病中的研究

转运RNA(transfer RNA,tRNA)上存在着大量的转录后修饰,对tRNA行使其正常的生物学功能发挥重要作用.目前已鉴定出100多种tRNA转录后修饰,其中以tRNA甲基转移酶(transfer RNA methyltransferases,Trms)介导的甲基化修饰最为常见.近年来随着tRNA转录组测序技术...     

tRNA体外抑制L929细胞生长的作用观察

目的:探讨tRNA对不同哺乳动物细胞生长的影响.方法:L929细胞、NIH3T3细胞、MCF-7细胞和PC12细胞接种96孔板,37℃,5% CO2细胞培养箱中培养4 h后,直接加入酵母tRNA,继续培养一定时间后采用MTT法检测细胞生长情况;将200 μg/ml酵母tRNA加入至L929细胞中,在不同时间点观察细胞形态并收集细胞进行细胞流式分析.结果:tRNA对L929细胞有特异的抑制作用,并且表现出一定的剂量依赖性;tRNA处理后L929细胞与正常细胞相比,形态明显变大,而且突起增长;流式细胞仪分析进一步发现tRNA使细胞阻滞于S期.结论:tRNA的这种细胞生长的抑制效应可能是通过其一些小的降解片段发挥的,提示tRNA或者其降解片段可能具有调控L929细胞增殖的重要作用.     

tRNA转录后修饰的功能及其与人类疾病的关系

转移核糖核酸(tRNA)的转录后修饰对tRNA正常行使生物学功能具有重要意义,这些功能包括tRNA的正确折叠和维持其稳定性、在核糖体上正确解码。虽然tRNA转录后大部分核苷酸修饰形式在20世纪70年代已被鉴定出,但最近才在大肠杆菌及酵母中鉴定出催化这些tRNA核苷酸修饰的酶的绝大部分基因。这些修饰酶基因的鉴定为研究tRNA转录后修饰的生物功能开启了新的大门。人胞质tRNA和线粒体tRNA(mt tRNA)都存在大量核苷酸修饰,这些修饰的缺陷常常与多种人类疾病相关。因此,研究tRNA核苷酸修饰有助于我们了解相关疾病的发病机理。     

酵母校正tRNA的提取及其对番茄花叶病毒增殖的抑制作用

从酵母(Saccharamyces cerevisiae SUP-6-1温度突变株,含SUPt RNATyr,SUFtRNAleo,SUPtRNAHis)和菠菜提取了总tRNA,经过BD-纤维素柱层析,得到部份纯化的amber终止密码校正tRNA,它们在兔网织细胞裂解液翻译体系中能促进番茄花叶病毒(ToMV)RNA183k抄读蛋白的合成。研究了酵母SUP6-l校正tRNA对ToMV在烟草中增殖的影响。在用酵母SUP6-l校正tRNA处理的植株顶部新生叶中病毒滴度接种3、5、11、15和20天后,分别是对照的3％、12％、3 8％、42％和67％。用校正tRNA处理的烟草植株中层叶片,在接种后11—20天明显低于对照。下层接种叶中的病毒滴度无显著差异。讨论了校正tRNA对ToMV增殖抑制的机理。     

RNA m~6A甲基化修饰对生物学功能调控作用的研究进展

目前发现的RNA表观遗传修饰存在多种方式,如N~6-甲基腺嘌呤(N~6-methyladenosine, m~6A)、N~1-甲基腺嘌呤(N1-methyladenosine, m~1A)、5-甲基胞嘧啶(5-methylcytidine, m5C)和假尿嘧啶核苷(pseudouridine,PD)等。m~6A是最常见的一种修饰,它是由甲基转移酶和去甲基化酶以及结合蛋白所催化的一种动态可逆的修饰方式,具有重要的调控功能,参与多种细胞进程和疾病的病理过程。最近5年,随着RNA检测技术的发展,m~6A修饰的生物学功能探索已成为RNA领域的前沿热点,该文拟对m~6A甲基化修饰的相关蛋白、生物学功能等方面进行简要概述。     

利用CRISPR/Cas9系统检测果蝇细胞中组蛋白甲基化修饰对20E信号传导的调控

[目的]利用CRISPR/Cas9基因敲除系统在黑腹果蝇Drosophila melanogaster细胞中筛选并检测组蛋白甲基化修饰对蜕皮激素20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone,20E)信号传导的调控.[方法]通过Flybase网站分析并总结黑腹果蝇组蛋白甲基转移酶及其修饰位点;将5个组蛋白甲基转...     

RNA修饰在病毒复制中的功能

早在60多年前科学家已经发现RNA化学修饰的存在,但直到近年来关于RNA修饰功能的研究才得到广泛关注及蓬勃发展,其中病毒RNA修饰的功能成为了病毒学研究领域新的热点。目前已有150多种RNA修饰被发现,这些修饰在调控RNA结构、剪接、核运输、翻译、稳定性等多种生物过程中发挥重要作用。目前病毒RNA修饰中最受关注的7种化学修饰包括N6-甲基腺苷（m6A）、5-甲基胞苷（m5C）、N1-甲基腺苷（m1A）、N7-甲基鸟苷（m7G）、N4-乙酰胞苷（ac4C）、假尿苷（Ψ）和核糖甲基化（Nm）。本文介绍了细胞中的修饰系统,讨论了当前各种修饰的检测方法并对这些修饰在病毒复制中的功能进行了归纳总结。此外,我们提出了病毒RNA修饰未来可能的一些研究方向。     

哺乳动物DNA甲基化修饰的动态调控机制

DNA甲基化是生命体最主要的表观遗传修饰之一。哺乳动物DNA甲基化主要发生在胞嘧啶第五位碳原子上,称为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)。哺乳动物DNA甲基化由从头DNA甲基转移酶DNMT3A/3B在胚胎发育早期建立,甲基化模式的维持由DNA甲基转移酶DNMT1实现。TET家族蛋白氧化5-甲基胞嘧啶起始DNA的去甲基化过程。这些DNA甲基化修饰酶精确调节DNA甲基化的动态过程,在整个生命发育过程中发挥重要作用,其失调也与多种疾病发生密切相关。现结合国内外同行研究进展,介绍课题组近年来对DNA甲基化修饰酶的结构与功能研究。     

真核生物的DNA甲基转移酶与DNA甲基化

真核生物的ＤＮＡ甲基化就是在ＤＮＡ的ＣｐＧ二核苷酸胞嘧啶的第 5位碳原子上加上甲基 ,催化这一过程的是ＤＮＡ甲基转移酶 (Ｄｎｍｔ)。ＤＮＡ的甲基化修饰参与基因表达调控、胚胎发育、细胞分化、基因组印迹、Ｘ染色体灭活和细胞记忆等诸多重要生物学过程[1,2 ] 。在不同组织或同一类型细胞的不同发育阶段 ,基因组ＤＮＡ上各ＣｐＧ位点甲基化状态的差异即构成基因组的ＤＮＡ甲基化谱。根据催化反应类型。可以将ＤＮＡ甲基转移酶分为三类 :第一类将腺嘌呤转化成Ｎ6 甲基腺嘌呤 ;第二类将胞嘧啶转化成Ｎ4 甲基胞嘧啶 ;第三类将胞嘧啶转化成…     

3′-半分子5′-末端双链结构阻止tRNA连接酶酶促反应

用定点突变技术将不同核苷酸引入酵母苯丙氨酸tRNA反密码子环32,37和38位.体外转录制备tRNA前体,其32,37和38位的核苷酸与野生型tRNA前体相应位点的核苷酸不同.用纯化的酵母tRNA内切酶和tRNA连接酶对这些tR-NA前体进行剪接加工.结果说明,这些位点的核苷酸不仅影响tRNA内切酶对tR-NA前体的酶切效率,而且3’-半分子5’-末端双链结构阻止tRNA连接酶将相应的tRNA半分子连接成整分子tRNA.     

m~6A修饰参与胚胎干细胞自我更新能力的调节

<正>6-甲基腺嘌呤(m6A)是真核细胞信使RNA中最为丰富的一种内在修饰,平均每一条RNA含3~5个,存在于保守序列RRACH(R=G,A;H=A,C or U)中。已经有研究证实m6A修饰在酵母细胞和植物胚胎发育中有重要调节作用,决定了许多生物的表型,但其在哺乳动物体内的功能仍然未知。业已证实哺乳动物发育过程中数千种的mRNA和长链非编码RNA(Ln-     

组蛋白乙酰转移酶GCN5参与调控代谢性疾病的分子机制

GCN5是首个在酵母中被克隆和鉴定的组蛋白乙酰转移酶,属于GCN5相关N-乙酰基转移酶超家族成员,具有赖氨酸乙酰转移酶的活性。GCN5主要分布在细胞核内,由可识别组蛋白乙酰基团的溴结构域和具有催化活性的组蛋白乙酰转移酶结构域及N末端结构域组成,其引起的赖氨酸残基的乙酰化修饰能增强组蛋白与DNA的结合力,进而影响基因的转录,参与调控细胞增殖、分化、细胞周期以及DNA损伤/修复等诸多生物进程。近年的研究发现,GCN5可通过对组蛋白及非组蛋白的乙酰化修饰,参与调控肝糖原合成、脂肪生成和成骨细胞分化等。本文重点就GCN5的分子结构、酶活性及其在糖尿病、肥胖、骨质疏松等不同代谢相关疾病中的作用及其分子机制进行综述,对GCN5调控细胞代谢及活性氧生成的机制进行总结,对靶向GCN5的代谢性疾病的治疗前景进行展望。     

tRNA核苷修饰与细胞胁迫应答

细胞的生长和功能发挥需要特定的内部条件。当外界条件发生变化时,细胞要想保持这种特定的内部环境,需要许多过程的参与,其中最重要的一个部分是RNA代谢调节,其通常涉及一般翻译水平的下降和应激反应,以有利基因翻译的增加。tRNA是翻译机制的一个基本组成部分,在蛋白质合成过程中,它将氨基酸传递给核糖体。tRNA的显著特征之一是高度修饰,这些修饰有大量用途,包括确保翻译的准确性和高效性、维持tRNA折叠或稳定性等。细胞在逆境胁迫条件下,tRNA修饰水平会发生显著变化,并通过不同的途径影响细胞的翻译。本文阐述了tRNA核苷修饰与细胞胁迫之间的相互关系,描述了tRNA修饰响应胁迫应答的可能机制。     

哺乳动物DNA甲基化修饰的动态调控机制

DNA甲基化是最主要的表观遗传修饰之一,主要发生在胞嘧啶第五位碳原子上,称为5-甲基胞嘧啶。哺乳动物DNA甲基化由从头DNA甲基转移酶DNMT3A/3B在胚胎发育早期建立。细胞分裂过程中甲基化模式的维持由DNA甲基转移酶DNMT1实现。TET家族蛋白氧化5-甲基胞嘧啶成为5-羟甲基胞嘧啶、5-醛基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶,从而起始DNA的去甲基化过程。这些DNA甲基化修饰酶精确调节DNA甲基化的动态过程,在整个生命发育过程中发挥重要作用,其失调也与多种疾病发生密切相关。本文对近年来DNA甲基化修饰酶的结构与功能研究进行讨论。     

肥胖基因FTO作用底物是RNA中的6-甲基腺嘌呤

RNA在众多细胞工作机制中具有调控和信息分子双重功能的作用。因此,RNA修饰的研究是生物学的一个新兴领域。据最新的RNA修饰数据库RNAMDS中一共收集并记录了109种RNA的修饰形式,其中RNA甲基化修饰占80%,尤其是6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A),是发生在腺嘌呤A第六位N原子上的甲基化,也是真核生物RNA内部序列中最常见的一种转录后修饰形式。最新研究发现:肥胖基因FTO表达的相关蛋白可以脱掉6-甲基腺嘌呤上的甲基,而且研究表明,该甲基化过程是可逆的。激活或敲除6-甲基腺嘌呤甲基转移酶基因会引起生物体重要的表型变化,本文将通过体外模拟生理环境条件下的去甲化底物反应条件,共同孵育FTO野生型和FTO突变型的基因表达的蛋白酶分别与RNA甲基化底物作用的实验,再利用质谱与高效液的技术对多种甲基化形式予以进一步探索,来发现FTO表达蛋白对单链RNA上的6-甲基腺嘌呤具有去甲基化功能。同时,经过体内试验的验证,在FTO基因敲低细胞中m RNA中的6-甲基腺嘌呤水平升高;相反,在FTO基因过表达细胞中m RNA中的6-甲基腺嘌呤水平降低;而6-甲基腺嘌呤甲基化酶METTL3的表达均未受到影响。     

动态RNA甲基化修饰及其调控机制研究进展

RNA可以被100余种化学修饰所修饰。这些化学修饰以甲基化为主,广泛分布于各种类型的RNA中,如r RNA、t RNA、sn RNA、sno RNA和m RNA等,其中针对m RNA内部修饰丰度最高的6-甲基腺嘌呤(m~6A)的研究最为深入。m~6A修饰酶(甲基转移酶METTL3/METTL14/WTAP和去甲基化酶ALKBH5与FTO)和结合蛋白YTHDF2、YTHDF1与YTHDC1的发现,证明了RNA甲基化修饰同DNA甲基化修饰一样是动态可逆的,从而将RNA甲基化修饰由微调控机制提升到表观转录组新层次。而候选m~5C修饰甲基转移酶NSUN家族蛋白和去甲基化酶TET蛋白的初步鉴定,丰富了RNA甲基化修饰表观转录组研究内涵。RNA甲基化介导的表观转录组学调控和作用已成为RNA生物学新研究领域。现重点回顾和展望RNA的m~6A和m~5C甲基化修饰特征及其潜在生物学功能。     

5-甲基胞嘧啶修饰对沉默抗生素基因的激活

对真核生物的表观遗传学研究表明,5-甲基胞嘧啶修饰参与了多种重要生理功能。虽然在原核生物中也存在5-甲基胞嘧啶修饰,但其具体功能尚未确定。大肠杆菌编码的Dcm甲基转移酶负责DNA的5-甲基胞嘧啶修饰[1],有研究报道显示,Dcm与细菌的限制修饰系统相关[2];也有研究报道dcm基因能影响大肠杆菌中核糖体基因的表达,从而影响初级代谢和次级代谢[3]。本期介绍了高婕、贺新义等发表的论文"大肠杆菌甲基转移酶dcm基因的表达对变铅青链霉菌的多效性影响"[4],作者巧妙地利用变铅青链霉菌的DNA无甲基化修饰这一特点,将大肠杆菌dcm基因导入变铅青链霉菌,研究了5-甲基胞嘧啶修饰在变铅青链霉菌中的功能。结果发现,DNA的5-甲基胞嘧啶修饰不仅可影响变铅青链霉菌的形态和生理分化,而且还能激活放线紫红素沉默基因的表达。论文作者以变铅青链霉菌为材料,拓展了对原核生物DNA5-甲基胞嘧啶修饰的生理功能的认识。以此为基础的深入研究,不仅有助于揭示5-甲基胞嘧啶修饰在原核生物中的功能,而且有可能为沉默抗生素基因的表达或抗生素产量的提高提供一个新的途径。     

tRNA 37位6-苏氨酰氨基甲酰腺苷酸修饰及其生物学功能

转运RNA(transfer RNA,t RNA)上存在着大量的转录后核苷酸修饰,其参与并调控t RNA的生物学功能。t RNA 37位6-苏氨酰氨基甲酰腺苷酸(N~6-threonylcarbamoyladenosine,t~6A)修饰是一类高度保守的转录后修饰,其广泛存在于古菌、细菌及真核生物t RNA。越来越多的研究表明,t~6A参与调控t RNA反密码子与mRNA密码子的结合、mRNA翻译效率、tRNA与核糖体的结合及细胞生长;同时,tRNA上还存在6-甲基-t~6A、2-甲硫基-t~6A、环形t~6A、2-甲硫基环形t~6A及羟基t~6A等t~6A的衍生形式。开展tRNA上t~6A修饰的研究,将丰富人们对t~6A修饰的生物合成机制、生物学功能及在人类相关疾病中的潜在作用的认识。现将简要介绍已报道的t~6A修饰和其衍生形式及其参与tRNA功能调控的分子机制。     

METTL3介导EZH2 m6A修饰在结直肠癌5-氟尿嘧啶耐药中的作用机制研究

摘要 目的：探讨甲基转移酶样蛋白3（METTL3）在5-氟尿嘧啶耐药中的作用机制。方法：大剂量间歇诱导法建立5-FU耐药细胞株。在耐药组细胞中分别敲减METTL3及EZH2抑制GSK343处理。qPCR及Western blot检测METTL3和EZH2表达。CCK-8检测各组细胞增殖情况。m6A甲基化RNA免疫沉淀技术分析EZH2 mRNA m6A修饰修饰情况。结果：各药物浓度处理下的耐药组细胞增殖活性与未处理细胞无显著差异（P>0.05）而原代细胞组肠癌细胞较未处理细胞在0.5-10 μg/mL处理下细胞增殖活性显著减低（P<0.01）。耐药组细胞与原代细胞组相比,METTL3及EZH2表达水平显著升高（P<0.01）。耐药组细胞METTL3敲减后或GSK343处理后,在0.5 μg/mL-10 μg/mL浓度间下的细胞增殖活性与0 μg/mL处理细胞增殖活性相比显著减低（P<0.05）。耐药组细胞METTL3敲减细胞的EZH2表达与对照细胞比,显著下调（P<0.01）。m6A甲基化RNA免疫沉淀实验显示耐药组细胞METTL3敲减细胞的EZH2 mRNA m6A修饰水平（m6A富集度为6361.95±67.47%）,较未敲减细胞修饰水平（396.30±57.74）显著减低（P<0.01）。结论：METTL3在肠癌细胞5-FU耐药抵抗中起到关键作用,靶向抑制METTL3有望成为缓解肠癌耐药的重要分子靶点。