近年來，RNA甲基化修飾調(diào)控生物發(fā)育和基因表達是表觀遺傳研究的熱點，m6A的產(chǎn)生機制和生物學(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）長期以來研究較少。利用m5C IP seq揭示了6045個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)育及基因表達的新機制，該成果將為進一步研究RNA甲基化調(diào)控機制及應(yīng)用提供依據(jù)。

圖 1. m5C RNA IP seq修飾位點鑒定

          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。
          基于驗證的m5C抗體，利用改進的RNA IP seq高通量測序方法、生物信息和統(tǒng)計手段，揭示了m5C在mRNA的分布規(guī)律（圖1）：在4465個基因中發(fā)現(xiàn)6045個m5C富集區(qū)域，在此基礎(chǔ)進一步分析發(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)在擬南芥各個組織和不同的發(fā)育時期m5C修飾具有動態(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。
          研究團隊進一步研究發(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。進一步分析顯示TRM4B通過影響根發(fā)育相關(guān)基因m5C的修飾，影響mRNA的穩(wěn)定性來實現(xiàn)對基因的調(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)控植物的生長發(fā)育過程中。 返回小木蟲查看更多