基因調控新領域的最新發現
日期:2017-02-15 09:04:45
N6-methyladenosine(m6A)是真核生物mRNA上最常見的一種轉錄后修飾,介導了超過80%的RNA堿基甲基化。這種可逆的mRNA甲基化修飾非常普遍,出現頻率大約是3-5個殘基/mRNA。m6A的研究發現開辟了真核生物轉錄后基因調控的新領域。
芝加哥大學的何川(Chuan He)教授是這一領域的權威科學家,近期他的研究組又取得了m6A研究的新進展:他們發現m6A mRNA甲基化在轉錄組開啟,以及動物發育過程中發揮了重要的作用,這一研究成果公布在2月13日的Nature雜志上。
何川教授主要從事化學生物學、核酸化學和生物學、遺傳學等方面的研究。近年來在甲基化修飾,尤其是5hmC和m6A等方面獲得了許多重要的發現。迄今已在Nature,Science等國際權威學術期刊發表了大量論文。曾榮獲美國癌癥研究青年科學家獎,凱克基金會醫學研究杰出青年學者獎等多個獎項,并當選為頂級生命醫學研究院HHMI研究員。
高等動物在受精后不久,胚胎中的蛋白產生依賴于遺傳自母本的mRNA。但此后不久,在母體-合子過渡(maternal-to-zygotic transition, MZT)期間,胚胎激活它自己的基因組時,它將經歷一種深刻變化。這個過程是胚胎早期生命中最復雜和精密協調的過程之一,但是至今,影響脊椎動物母體-合子過渡期間時間模式的因素科學家們尚不清楚。
在這篇文章中,研究人員發現超過三分之一的斑馬魚母本mRNA可以通過N6甲基腺苷(m6A)進行修飾調控,而且這些母本mRNA清除過程也是通過m6A結合蛋白:Ythdf2完成的。在斑馬魚胚胎中去除Ythdf2,會減緩了m6A修飾母本mRNA的衰變,并且阻止合子基因組激活。胚胎無法及時啟動MZT,就會引發細胞周期停頓,從而整個幼蟲出現發育延遲。
這一研究揭示了一種之前未知的作用機制:m6A依賴的RNA衰變過程能調節斑馬魚母體-合子過渡期間母本mRNA的清除,從而指出了m6A mRNA甲基化在轉錄組開啟,以及動物發育過程中發揮的重要作用。
目前人們已經鑒定了特異性識別m6A的蛋白,并對其進行了功能分析。此前的研究顯示,m6A是一種細胞加速mRNA代謝和翻譯的修飾。在細胞分化、胚胎發育和壓力應答等過程中,m6A將mRNA分組進行加工、翻譯和衰變,進而指引它們各自的命運。何川教授曾在他的綜述文章中指出,m1A(N1-methyladenosine)、m5C(5-methylcytosine)、假尿嘧啶(pseudouridine)與m6A一同形成表觀轉錄組,編碼一個控制蛋白質合成的新層面。
m6A分析方法主要是把methyl-RNA免疫沉淀和測序結合起來,稱為MeRIP-Seq或者m6A-Seq。這種方法只能將m6A殘基定位在100–200 nt的轉錄本區域中,無法在全轉錄組水平上鑒定m6A的精確位置。美國康奈爾大學的研究團隊在Nature Methods雜志上曾發表了一種名為miCLIP的新技術。這種技術可以很方便的獲得單核苷酸分辨率m6A圖譜。
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