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[優(yōu)秀文章推薦]中國(guó)農(nóng)科院揭示植物RNA甲基化調(diào)控新機(jī)制 已有1人參與
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近年來(lái)，RNA甲基化修飾調(diào)控生物發(fā)育和基因表達(dá)是表觀遺傳研究的熱點(diǎn)，m6A的產(chǎn)生機(jī)制和生物學(xué)功能已有較多研究論文發(fā)表，然而RNA上的另一種修飾m5C（5-甲基胞嘧啶）長(zhǎng)期以來(lái)研究較少。利用m5C IP seq揭示了6045個(gè)m5C修飾富集區(qū)在擬南芥mRNA上的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了m5C甲基化轉(zhuǎn)移酶并闡述了調(diào)控植物發(fā)育及基因表達(dá)的新機(jī)制，該成果將為進(jìn)一步研究RNA甲基化調(diào)控機(jī)制及應(yīng)用提供依據(jù)。 圖 1. m5C RNA IP seq修飾位點(diǎn)鑒定 RNA作為重要的遺傳物質(zhì)，截至目前已有100余種不同的化學(xué)修飾形式被發(fā)現(xiàn)，甲基化是其中最為重要的修飾方式，RNA的胞嘧啶(C)在轉(zhuǎn)錄后形成 5-甲基胞嘧啶m5C，作為一種重要的RNA修飾可能具有重要的生物學(xué)調(diào)控功能。 基于驗(yàn)證的m5C抗體，利用改進(jìn)的RNA IP seq高通量測(cè)序方法、生物信息和統(tǒng)計(jì)手段，揭示了m5C在mRNA的分布規(guī)律（圖1）：在4465個(gè)基因中發(fā)現(xiàn)6045個(gè)m5C富集區(qū)域，在此基礎(chǔ)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)m5C主要富集在編碼區(qū)，尤其在起始密碼子下游和終止密碼子前。并且利用LC-MS/MS 和 dot blot技術(shù)發(fā)現(xiàn)在擬南芥各個(gè)組織和不同的發(fā)育時(shí)期m5C修飾具有動(dòng)態(tài)變化，顯示了RNA甲基化調(diào)控的多樣性。 圖 2. 蔗糖梯度沉降及dot-blot和LC-MS/MS分離鑒定m5C 前人研究表明，tRNA和rRNA中m5C影響蛋白的翻譯，該研究通過(guò)蔗糖梯度沉降方法分離不同翻譯條件下的含有m5C mRNA（圖 2A），利用dot blot（圖 2B、C） 和LC-MS/MS（圖2D）分析顯示分離的各個(gè)組分中ribosomal subunits (40S and 60S) 和 monosomes中m5C含量比較高，這些組分結(jié)合的mRNA 翻譯活性低，顯示m5C修飾可能抑制mRNA翻譯。 研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)tRNA甲基轉(zhuǎn)移酶TRM4B具有mRNA甲基化轉(zhuǎn)移活性的活性（圖3），功能缺失影響植物尤其是根部的發(fā)育，并且m5C的含量明顯降低。進(jìn)一步分析顯示TRM4B通過(guò)影響根發(fā)育相關(guān)基因m5C的修飾，影響mRNA的穩(wěn)定性來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)基因的調(diào)控。 圖 3. TRM4B具有mRNA甲基化酶活性 綜上所述，該研究發(fā)現(xiàn)了mRNA m5C是一個(gè)在植物基因中新的表觀調(diào)控marker，參與到調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中。 |
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