RNA甲基化修饰调控和规律

表观遗传学修饰包括DNA、RNA和蛋白质的化学修饰,基于非序列改变所致基因表达和功能水平变化。近年来,在DNA和蛋白质修饰基础上,可逆RNA甲基化修饰研究引领了第3次表观遗传学修饰研究的浪潮。RNA存在100余种化学修饰,甲基化是最主要的修饰形式。鉴定RNA甲基化修饰酶及研发其转录组水平高通量检测技术,是揭示RNA化学修饰调控基因表达和功能规律的基础。本文主要总结了近年来本课题组与合作团队及国内外同行在RNA甲基化表观转录组学研究中取得的主要前沿进展,包括发现了RNA去甲基酶、甲基转移酶和结合蛋白,揭示RNA甲基化修饰调控RNA加工代谢,及其调控正常生理和异常病理等重要生命进程。这些系列研究成果证明RNA甲基化修饰类似于DNA甲基化,具有可逆性,拓展了RNA甲基化表观转录组学研究新领域,完善了中心法则表观遗传学规律。     

RNA m~6A甲基化修饰概述

RNA上存在多种修饰形式,如6-甲基腺嘌呤(m~6A)、5-甲基胞嘧啶(m5C)、1-甲基腺嘌呤(m1A)和假尿嘧啶等。m~6A是真核生物m RNA中丰度最高的甲基化修饰形式,也是目前研究最为透彻的一种RNA修饰类型。随着m~6A修饰检测和测序技术的发展以及单碱基分辨率等新兴技术的兴起,多种m~6A修饰相关的调控蛋白被鉴定,其调控的生物学功能也得到了更深入的解析。该文主要介绍了m~6A甲基化修饰的调控蛋白、分布特征及规律、检测技术、生物学功能及其与肿瘤的关联,并对目前该研究领域面临的主要机遇与挑战进行了讨论。     

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。     

组蛋白甲基化修饰效应分子的研究进展

作为一种重要的表观遗传学调控机制,组蛋白甲基化修饰在多种生命过程中发挥了重要的作用。细胞内有多种组蛋白甲基化酶和去甲基化酶共同调节组蛋白的修饰状态,在组蛋白甲基化状态确定后,多种效应分子特异的读取修饰信息,从而参与基因转录调控过程。文章从组蛋白甲基化效应分子的作用机制方面综述了这一领域的研究进展。     

N6-甲基化腺嘌呤RNA甲基化修饰在中枢神经系统中的作用研究进展

mRNA存在多种转录后修饰,这些修饰调控mRNA的稳定和剪接、翻译、转运等多个过程,进而影响细胞发育、机体免疫、学习认知等重要生理功能。其中m⁶A修饰是转录后修饰中最丰富的一种,广泛存在于mRNA中,调控mRNA的代谢活动,影响基因表达。m⁶A修饰的稳态对神经系统的发育和功能维持至关重要。近年研究发现,在神经退行性疾病、精神疾病和脑肿瘤中均存在m⁶A修饰的身影。因此本文对近几年m⁶A甲基化修饰在中枢神经系统发育、功能及相关疾病中的作用进行总结,为神经系统疾病提供潜在的临床治疗靶点。     

m^6 A RNA甲基化修饰异常在肿瘤中的作用

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物信使RNA(messenger RNA,mRNA)含量最多的化学修饰之一。m6A修饰主要由m6A甲基转移酶(methyltransferase)催化,m6A去甲基酶(demethylase)去除,并由m6A结合蛋白(binding protein)识别。它广泛参与调控mRNA剪接、加工、翻译和降解等生命周期的各个阶段,且与肥胖和肿瘤等多种疾病及异常的生理功能相关。近年的研究发现,肿瘤中m6A相关蛋白质(METTL3/14、WTAP、FTO、ALKBH5、YTHDFs)的异常表达,引发m6A甲基化的失调,调控致癌基因和抑癌基因的表达参与肿瘤的发生与发展,并与患者预后不良密切相关。随着RNA免疫沉淀测序技术与高通量测序技术和液相色谱等检测技术的快速发展,有关m6A在肿瘤发生发展中的作用机制研究的进展迅猛,靶向m6A也成为肿瘤临床治疗的新方向。本文重点对m6A RNA甲基化相关因子在癌症发生发展中的作用及机制进行综述,总结m6A RNA甲基化检测技术的最新进展,梳理现有文献报道的脱甲基酶抑制剂大黄酸、甲氯芬那酸2(meclofenamic acid2,MA2)和右旋羟戊二酸(R-2-hydroxyglutarate,R-2HG)等在肿瘤靶向治疗中的运用,为以m6A RNA甲基化为切入点的肿瘤防治研究提供思路与理论参考。     

组蛋白赖氨酸甲基化修饰与肿瘤

对组蛋白甲基化修饰认识已有相当长的时间,但直到最近几年由于组蛋白甲基化修饰酶的发现才使人们逐渐认识到组蛋白甲基化修饰有广泛的生物学功能,像异染色质形成、X染色体失活、转录调节、干细胞的维持和分化等,组蛋白甲基化修饰的改变与某些人类疾病和肿瘤也有一定关系。组蛋白修饰是可逆性的,这为某些疾病的治疗提供了新的可能。     

DNA甲基化修饰与干细胞分化

干细胞自我更新及分化潜能一方面是内源性转录因子相互协调控制的结果,另一方面表观遗传修饰也起着重要的作用。该文综述了DNA甲基化修饰的机理、哺乳动物DNA甲基化的特点以及干细胞分化的DNA甲基化修饰。     

m6A RNA甲基化修饰在心血管疾病中的作用

N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine, m6A）是发生在腺嘌呤N6位的甲基化修饰,它是真核生物信使RNA(messenger RNA, mRNA)中最丰富的转录后修饰。m6A修饰是由甲基化酶、去甲基化酶以及结合蛋白质共同调控的动态可逆的过程,并且影响mRNA的生命周期各个阶段,包括稳定性、剪接、核输出、翻译和降解。近年来,有研究报道m6A连续动态调节在心血管疾病中发挥着重要的作用,包括动脉粥样硬化、心肌缺血再灌注损伤、心肌肥厚、心力衰竭、高血压以及腹主动脉瘤等。本文主要对m6A RNA甲基化修饰的作用机制及其在心血管疾病中的最新研究进展进行概述,此外,同时介绍了m6A 单核苷酸多态性（m6A-associated single-nucleotide polymorphisms, m6A-SNPs）在心血管疾病中的应用,以期为心血管疾病的预防及治疗提供新的思路和途径。     

RNA修饰与人类疾病研究进展

转录后修饰广泛存在于各种RNA分子中.这种化学修饰可通过调控RNA剪接、翻译、运输、定位、稳定性等多种方式发挥生物学功能.近年来,高通量测序技术及化学生物学检测等技术的快速发展使多种RNA修饰(如m⁶A, m⁵C, m¹A)的准确鉴定和定位问题取得突破. RNA修饰与编辑作为一类新的表观转录生物标志物,在肿瘤、神经系统疾病、免疫性疾病等多种疾病的诊断和治疗中受到广泛关注.本文主要综述了RNA修饰与编辑的生物学功能以及参与蛋白调控的分子机制,并重点回顾了其在疾病诊疗中的应用进展.     

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。     

DNA羟甲基化修饰与神经系统疾病

DNA羟甲基化修饰主要是指5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5m C)在10-11易位(ten-eleven translocation,TET)蛋白家族的氧化作用下生成5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hm C)。5hm C不仅能在去甲基化过程中起重要作用,而且还参与了基因的表达调控。5hm C的含量有着高度的组织特异性,且目前在中枢神经系统中也发现了高水平的5hm C。与神经系统疾病相关的基因中存在明显的5hm C水平的改变,暗示着DNA羟甲基化修饰很可能在神经系统疾病的发生与发展过程中起了重要作用。     

组蛋白甲基化修饰酶与早期胚胎发育

早期胚胎发育是胚胎发育中细胞分裂与分化最为活跃的时期,也是合子型基因大规模转录的时期,而此时组蛋白的甲基化修饰也显示出动态学的变化。这一时期,在细胞内外信号的共同调控下,经历着一系列基因的激活与抑制,许多调控机制参与其中的调控。而近年来的研究表示,表观遗传学调控显示越来越重要的作用。组蛋白甲基化修饰是表观遗传学重要调控机制之一,在胚胎的早期发育过程中扮演着重要的角色。就近年来组蛋白甲基化修饰酶在早期胚胎发育过程中的作用与功能做一简要综述。     

RNA修饰检测技术

目前在RNA上已发现超过一百种化学修饰,这些修饰相关的测序技术开发和功能研究发展迅速。关于RNA修饰的相关研究领域被称为"RNA表观遗传学"。为了对RNA修饰的含量和位置进行检测,研究人员利用液相色谱、质谱和高通量测序等技术开发了多种定量或定点的RNA修饰检测方法。该文对这些方法进行了归纳整理,并对每种方法的基本原理和应用进行了介绍。     

DNA甲基化修饰研究概述

DNA甲基化修饰作为一种重要的表观遗传修饰,能通过影响染色质结构,DNA构象、稳定性以及与蛋白质相互作用方式等,起到调控基因表达的作用。在正常的生理条件以及一些疾病发生过程中均起着重要作用。本文概述了DNA甲基化修饰的动态变化,并着重论述了最近的一项与DNA修饰有着密切关系的发现。TET1是一个5mC加氧酶,可以将5mC转变为5hmC,在DNA去甲基化过程中可能扮演着重要角色。     

组蛋白赖氨酸甲基化修饰与先天性心脏病研究进展

组蛋白修饰是表观遗传调控的一个重要组成部分, 它通过改变染色质的结构以及与其他调控蛋白相互作用, 调节真核基因的表达。组蛋白修饰异常可能导致多种疾病的发生, 同时, 组蛋白修饰的可逆性为疾病的治疗提供了新的思路。文章主要对组蛋白赖氨酸甲基化修饰与先天性心脏病发生的有关机制进行了综述, 以期能够为从事该领域研究的科研人员提供有价值的参考。     

高通量RNA甲基化测序数据处理与分析研究进展

随着高通量测序技术快速发展,Me RIP-seq(methylated RNA immunoprecipitation sequencing)测序技术开启了RNA表观遗传学研究新局面,能够在全基因组范围内描述RNA甲基化.从Me RIP-seq高通量数据中挖掘RNA甲基化模式,有助于揭示m RNA甲基化在调控基因表达、剪切等方面所发挥的潜在功能,有效指导癌症的干预治疗.本文从Me RIP-seq测序原理出发,较全面地综述Me RIP-seq数据处理和分析方法研究现状,并对其所面临的计算问题进行讨论和展望.     

RNA修饰的生物学功能

上百种RNA修饰已经被发现,广泛分布于转运RNA(t RNA)、信使RNA(m RNA)、核糖体RNA(r RNA)及其他非编码RNA中。m RNA和t RNA上的一些RNA修饰被发现可逆动态调控且具有重要的生物学功能,如表观转录组修饰N~6-甲基腺嘌呤(m~6A)可以被甲基转移酶"写"、去甲基酶"擦除"及结合蛋白"读"。m~6A通过m~6A结合蛋白调控RNA加工代谢过程,从而传递m~6A对下游生理病理调控效应。该文拟从不同类型RNA出发,综述RNA修饰在m RNA、t RNA及其他RNA的代谢加工过程和相关功能中的调控作用,以及由此所影响的生理病理调控效应。     

RNA修饰分布特征概述

RNA修饰研究是表观遗传研究领域的新热点之一,近年来多种RNA修饰陆续被研究者发现,如6-甲基腺嘌呤(m~6A)、5-甲基胞嘧啶(m~5C)、假尿嘧啶(ψ)等,通过高通量测序结合生物信息学分析揭示了这些RNA修饰的分布特征。不同的RNA修饰在转录本上具有其特异的分布特征,并与所发挥的RNA加工和代谢功能密切相关。随着RNA修饰检测和测序技术的发展以及单细胞、单碱基分辨率等新兴技术的兴起,RNA修饰的分布特征及规律将会得到更精确、更深入的解析。该文主要介绍目前研究比较深入的几种RNA修饰在转录本上的分布特征,并对目前该方向面临的主要机遇与挑战进行讨论。     

非组蛋白甲基化修饰的研究进展

非组蛋白的赖氨酸和精氨酸残基上的甲基化修饰已经被证明是一种普遍的蛋白质翻译后修饰方式,在生命活动中发挥重要作用.甲基化修饰方式的多样性以及它们与其他修饰之间的交互作用(crosstalk)复杂但精细地调控了基因表达、蛋白质活性及稳定性、DNA复制及基因组稳定性、RNA加工等多种功能.本文将对非组蛋白的甲基化修饰特征进行总结,归纳近些年来已报道的甲基化修饰酶、修饰位点及这些位点的生物学功能,并将特别阐述不同蛋白质修饰之间的交互作用,概述鉴定非组蛋白甲基化修饰的方法.