m6A甲基化酶的种类及功能盘点——m6A专题
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非酒精性脂肪性肝病专题.综述•m6A甲基化在非酒精性脂肪性肝病中的作用骆云晨彭永德上海交通大学医学院附属第一人民医院内分泌代谢科200080通信作者:彭永德,Email:pengyongde0908@126. com【摘要】RNA作为基因表达的核心成分,在基因表达过程中通过转录水平或转录后化学修饰参与基因表达的调节。
mRNA N6-甲基腺苷(m6A)修饰在非酒精性脂肪性肝病的发生、发展中发挥重要作用。
甲基转移酶3抑制肝脏胰岛素敏感性并促进脂肪酸合成,去甲基化酶脂肪与肥胖相关蛋白(F T0)可通过改变脂代谢相关基因的表达以及增加氧化应激水平促进脂质蓄积,甲基化阅读蛋白通过m6A甲基化逆转F T0介导的脂肪生成。
探讨m6A甲基化在非酒精性脂肪性肝病中的作用,对其诊断和治疗具有重要的指导意义。
【关键词】RNA甲基化;非酒精性脂肪性肝病;N6-甲基腺苷DOI : 10. 3760/cma. j. cnl21383-20200322-03061Effects of m6A methylation in the progress of nonalcoholic fatty liver disease Luo Yunchen, PengYongde. Department of Endocrinology and Metabolism,Shanghai First People’s Hospital,Medical College,Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200080y ChinaCorresponding author:Peng Yongde, Email:**********************【Abstract】As a core component of gene expression, RNA participates in the regulation of gene ex-pression through transcription or post-transcriptional chemical modification during gene expression. mRNAN6-methyladenosine (m6A) modification plays an important role in the occurrence and development of nonalcoholic fatty liver disease. Methyltransferase-like 3 inhibits insulin sensitivity in liver and promotes fattyacid synthesis. Demethylases fat mass and obesity-associated gene(PTO) can promote lipid accumulation viachanging the expression of lipid metabolism-related genes and increasing the level of oxidative stress. Methylation reading protein reverses FTO-mediated adipogenesis through m6A methylation. To explore the researchprogression of m6A methylation in nonalcoholic fatty liver disease is important for the clinical diagnosis andtreatment of this disease.【Key words】RNA methylation; Nonalcoholic fatty liver disease;N6-methyladenosineDOI : 10. 3760/cma. j. cnl21383-20200322-03061随着肥胖症和体重相关代谢性疾病发病率的增 加,非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)已成为慢性肝病 的最常见原因之一。
N 6-甲基腺苷(N 6-methyladenosine,m 6A)是所有RNA 中最丰富的表观遗传修饰方式[1-2]。
m 6A 修饰是一个动态且可逆的过程,m 6A 甲基化主要由甲基转移酶样3(methyltransferase-like 3,METT-L3)和METTL14完成;m 6A 去甲基化主要由脂肪量和肥胖相关蛋白(fat mass and obesity associatedprotein,FTO)以及alkB 同源物5(alkB homolog 5,ALKBH5)执行;发生m 6A 修饰的RNA 被YTH 结构域蛋白家族(YTHDF1/2/3、YTHDC1/2)和胰岛素样生长因子2mRNA 结合蛋白1/2/3(insulin-like growth factor 2mRNA-binding protein 1/2/3,IGF-2BP1/2/3)等m 6A 阅读蛋白识别,进而影响RNA 剪DOI:10.16605/ki.1007-7847.2022.07.0172m 6A 修饰在哺乳动物生理发育与疾病发生中的功能和机制谢梅英1,侯连杰2*(1.广东生态工程职业学院,中国广东广州510520;2.广州医科大学附属第六医院,中国广东清远511518)摘要:基因时空特异性表达在机体发育和疾病发生中起重要调控作用。
N 6-甲基腺苷(N 6-methyladenosine,m 6A)是真核生物RNA 中最常见的表观遗传修饰方式。
m 6A 修饰通过改变RNA 结构、RNA 与RNA 结合蛋白的相互作用,调控RNA 剪接、亚细胞定位、翻译和稳定性等过程,保证基因及时准确的表达。
研究表明,m 6A 不仅在机体发育中发挥重要作用,其功能障碍通过改变细胞功能,参与多种疾病的发生。
本文总结了m 6A 修饰在哺乳动物生理发育与疾病发生中的功能和机制,以期为m 6A 修饰进行转化研究和临床治疗应用提供理论依据。
m6A甲基化修饰在植物生长发育中的功能研究进展作者:杨庆玲向小雪娄红梅来源:《安徽农业科学》2022年第05期摘要 N6-甲基腺苷(m6A)是真核mRNA最丰富的内部修饰,在人类和其他哺乳动物的生长发育中发挥重要的生物功能,在植物中也发挥着至关重要的调控作用,其在植物中的功能和分子调控机制一直是研究的热点。
概述了m6A甲基化的基本组成以及其在动植物中的相应组分,重点阐述了其在植物生长发育中的作用,探讨目前存在的问题,旨在为深入研究m6A 甲基化在植物中的作用机制以及提高植物生产力、培育优良品种提供理论依据。
关键词 RNA修饰;N6-甲基腺苷(m6A);甲基化;植物生长发育中图分类号 Q943.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2022)05-0015-03doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.005开放科学(资源服务)标识码(OSID):Research Progress on Function of m6A Methylation Modification in Plant Growth and DevelopmentYANG Qing-ling,XIANG Xiao-xue,LOU Hong-mei(School of Bioengineering, Chongqing University, Chongqing 400044)Abstract N6-methyladenosine (m6A) is the most abundant internal modification of eukaryotic mRNAs and plays an important biological function in the growth and development of humans and other mammals.It also plays a crucial regulatory role in plants, and its function and molecular regulatory mechanisms in plants have been the focus of research. The basic composition of m6A methylation and its corresponding components in animals and plants are summarized, its role in plant growth and development is emphatically described, and the existing problems are discussed in order to study the mechanism of m6A methylation in plants and improve plant productivity and cultivate excellent varieties for theoretical basis.Key words RNA modification;N6-methyladenosine (m6A);Methylation;Plant growth and development作者简介杨庆玲(1996—),女,重庆人,硕士研究生,研究方向:植物分子生物学。
m6A去甲基化酶在系统性红斑狼疮中的作用研究摘要:系统性红斑狼疮(SLE)是一种自身免疫性疾病,其发病机制复杂,至今仍未完全明确。
m6A(N6-甲基腺嘌呤)是目前已知最多的RNA修饰之一,对RNA的稳定性、转录、翻译及调控功能具有重要作用。
而m6A去甲基化酶是调控m6A修饰的关键酶。
本研究通过筛选SLE患者和健康人群的m6A去甲基化酶mRNA表达,结果发现m6A去甲基化酶在SLE患者中表达水平显著下调。
继续通过免疫组化技术检测,发现m6A去甲基化酶在SLE患者肾组织中的表达也显著下调,并且其表达水平与SLE病情的严重程度呈负相关。
通过siRNA敲低SLE患者外周血单核细胞中m6A去甲基化酶的表达,进一步发现其可以减轻免疫反应,降低免疫细胞激活和抗核抗体的表达水平。
综合以上的结果,我们初步推测m6A去甲基化酶在SLE的发生发展过程中扮演着重要的角色。
关键词:m6A去甲基化酶;系统性红斑狼疮;RNA修饰;免疫反应Introduction系统性红斑狼疮(SLE)是一种自身免疫性疾病,其免疫系统对自身组织产生异常的免疫反应,引起多器官损害,严重影响患者的生存和生活质量。
SLE的主要症状包括皮肤粘膜损害、肾脏损害、关节痛、血液异常等,临床表现多种多样。
尽管已有许多关于SLE发病机制的研究,但至今仍未完全明确。
近年来,越来越多的研究表明RNA修饰可以影响mRNA的稳定性、剪接以及翻译等生物学过程,从而对基因表达和细胞功能调控发挥着至关重要的作用。
其中,m6A修饰是目前已知最多的RNA修饰之一,由于其特殊的化学结构和在多种RNA分子中的广泛存在,m6A修饰引起了越来越多的关注。
m6A修饰的形成和水解都需要m6A甲基转移酶(m6A methyltransferase,也称为“writer”)和m6A去甲基化酶(m6A demethylase,也称为“eraser”)共同调控。
其中,m6A去甲基化酶的功能是清除RNA中的m6A修饰,维护RNA的动态平衡和功能稳定性。
表观遗传学是对可逆、可遗传表型的研究,其不涉及核DNA序列的变化。
尽管尚未确定表观遗传学的全部范围,但通常将其定义为化学修饰,主要包括DNA和RNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA 修饰和染色质重排。
在表观遗传修饰中,DNA甲基化和组蛋白修饰已得到很好的研究。
例如,DNA中的5-甲基胞嘧啶甲基化影响了许多肿瘤中的基因表达。
近年来,甲基化药物例如去甲基化药物地西他滨和阿扎胞苷的研究取得了重大进展,这为治疗临床疾病提供了新的策略。
除了DNA和组蛋白甲基化外,表观遗传调控的另一个水平,RNA甲基化,在过去十年中已经成为生物科学中的热门话题。
常见的RNA甲基化位点包括5-甲基胞嘧啶(m5C),7-甲基鸟苷(m7G),m1G,m2G,m6G,N 1-甲基腺苷(m1A)和m6A。
m5C修饰可促进剪接和翻译。
第一个或第二个密码子的m1G、m2G和m1A修饰会抑制蛋白质合成,而tRNA m7G甲基化是mRNA翻译成蛋白质所必需的。
m6A是各种RNA修饰中最常见的,在癌症发病机理中具有关键作用。
代谢通过LC-MS技术提供整体(global)甲基化检测技术服务。
m6A甲基化在生物体中已经鉴定出100多种RNA的化学修饰,包括mRNA,rRNA,tRNA,snRNA和snoRNA。
其中,m6A是大多数真核生物mRNA中最丰富的修饰并涉及RNA生命周期的几乎所有阶段,包括RNA转录、翻译和降解。
m6A在哺乳动物中分离出的RNA中约有0.1–0.4%的腺苷被修饰[ 16 ]。
整个转录组研究表明,m6A修饰可能影响哺乳动物细胞各个转录组中的7000多个mRNA。
m6A修饰富集在mRNA终止密码子附近的3' UTR,并具有RRACH的共有序列(R = G或A;H = A,C或U)(图1)。
在大多数真核物种(从酵母,植物和果蝇到哺乳动物)和病毒mRNA中,高度保守的m6A广泛存在,并且在转录后mRNA加工和代谢中起着关键的调节作用。
m6A甲基化整体研究思路:m6A课题如何设计| m6A专题关于m6A甲基化的研究,目前有多种思路可供选择。
无论是前期开展预实验还是申请基金,可以从如下图1中的研究流程图展开。
当然根据研究方法或研究思路可以与本文所述内容有所不同,针对所提的研究方法可以根据自身实验设计进行延伸和拓展。
图1 m6A甲基化研究思路流程图思路1老数据二次挖掘第一步:先从原有的表达谱芯片数据或转录组数据中,挖掘到差异表达的甲基化酶;第二步:对挖掘到的甲基化酶如METTL3或FTO等进行qPCR验证,并进行m6A-seq 分析哪些基因甲基化水平发生改变;第三步:在细胞(动物模型可选)中对这些酶进行敲低和过表达,进行常规的qPCR和WB检测相关酶表达情况,并用LC-MS/MS法检测RNA整体m6A水平;第四步:继续对这些敲低和过表达的细胞进行转录组测序/小RNA测序或表达谱芯片/小RNA芯片,分析哪些基因出现差异表达变化和可变剪切变化;第五步:找到甲基化酶调控的靶基因,进行敲低和过表达,看甲基化酶缺陷的细胞或动物模型表型能否补救;第六步:在确定上一步靶基因确实受到甲基化酶调控后,对靶基因上的motif进行点突变后进行验证;第七步:鉴定新型的甲基化酶(可选)。
思路2研究甲基化修饰差异基因第一步:直接进行m6A-seq和转录组测序,找到时间顺序或差异表达的基因并用qPCR、WB等方法验证,此外找到m6A有差异的基因;第二步:对甲基化酶进行敲低和过表达,检测RNA整体的m6A水平,之后可进行转录组或小RNA测序等方法检验甲基化酶敲低和过表达对mRNA或miRNA整体的影响,并着重研究第一步中感兴趣的m6A有差异的靶基因;第三步:对靶基因进行敲低或过表达,是否能够对甲基化酶异常表达后的表型进行恢复;第四步:对靶基因上motif进行点突变后进一步确认直接受到甲基化酶调控;第五步:鉴定新型的甲基化酶(可选)。
m6A甲基转移酶METTL3通过介导TXNDC5 mRNA甲基化促进肢端型黑色素瘤的进展摘要:m6A甲基转移酶METTL3是一种重要的甲基化酶,被广泛地描述为介导mRNA的甲基化。
本文的研究对象是肢端型黑色素瘤(ACRAL MM),一个罕见的黑色素瘤亚型,它与皮肤暴露有关。
实验结果表明,METTL3对ACRAL MM的发展起到了重要作用,METTL3的活性会导致TXNDC5 mRNA的甲基化,进而促进肢端型黑色素瘤的进展。
本文重点探讨了METTL3介导TXNDC5 mRNA甲基化的机制以及其对ACRAL MM的影响。
这些发现增加了我们对肢端型黑色素瘤发展机制的认识,可能有助于开发新的治疗方法和预防措施。
关键词:m6A甲基转移酶,METTL3,TXNDC5 mRNA甲基化,肢端型黑色素瘤,进展正文:引言:肢端型黑色素瘤(ACRAL MM)是一种罕见的黑色素瘤亚型,其发生与皮肤暴露有关。
在临床上,ACRAL MM比其他类型的黑色素瘤更难治疗。
目前,对于ACRAL MM发展机制的研究还相对较少,而其治疗依然是一个挑战。
因此,研究ACRAL MM的发展机制是十分必要的。
mRNA的甲基化是一种重要的表观遗传学修饰,能够影响转录、转运和翻译。
m6A甲基转移酶METTL3在细胞中被广泛地描述为介导mRNA的甲基化。
本文的目的在于探讨METTL3介导TXNDC5 mRNA甲基化对ACRAL MM的影响以及其机制。
实验设计:本文使用qRT-PCR和Western blotting检测了28例ACRAL MM瘤体样本及13例正常皮肤组织标本中METTL3和TXNDC5 mRNA的表达情况。
通过METTL3的干扰RNA和过度表达重建TXNDC5酶切沉淀实验来检测METTL3对于ACRAL MM的影响。
结果:METTL3的表达在ACRAL MM组织中明显增加。
METTL3的活性会诱导TXNDC5 mRNA的甲基化,并促进肢端型黑色素瘤的进展。
rna的m6a甲基化水平-回复RNA的m6A甲基化水平是指RNA分子上的腺嘌呤(A)碱基上发生的N6-甲基化修饰。
这种修饰是一种非常普遍的RNA表观遗传修饰形式,能够调控RNA的转录后修饰、稳定性、空间定位和翻译等过程。
本文将从介绍m6A甲基化的发现、修饰机制、作用功能和相关研究方法等方面,一步一步深入解析RNA的m6A甲基化水平。
首先,m6A甲基化最早是在20世纪70年代中期被发现的。
当时,科学家在RNA分子上观察到了一种新的化学修饰结构,即腺嘌呤的N6位置上有一个甲基基团。
随后的研究发现,m6A甲基化在真核生物和一些病毒的RNA上都是存在的,并且在不同细胞类型和生物过程中的分布和水平也存在差异。
接下来我们来了解一下m6A甲基化的修饰机制。
m6A甲基化修饰主要依赖于一组酶系统的协同作用。
首先,甲基转移酶复合物(MTC)将甲基基团从S-腺苷甲硫酸(SAM)转移给靶向RNA的腺嘌呤碱基。
这个过程由“writer”酶完成,其中尤为重要的是METTL3和METTL14两个亚基。
其次,甲基化的RNA可能会通过特定的RNA结合蛋白(reader)进一步调控转录后的RNA处理、稳定性和翻译过程。
最后,甲基化的腺嘌呤碱基可以被反甲基化酶(erasers)羟化,进而回到未甲基化的状态。
这三类酶的协同作用使得m6A甲基化修饰具有可逆性和动态性。
m6A甲基化在RNA中扮演着重要的功能角色。
首先,m6A修饰可以影响RNA的稳定性。
研究发现,m6A甲基化的RNA相对于未甲基化的RNA 更容易被特定的RNA介导降解复合物(reader)识别和降解。
其次,m6A 甲基化修饰可以调控RNA的空间定位。
通过与特定的RNA结合蛋白结合,m6A修饰可以帮助RNA定位到细胞核或细胞质中特定的亚细胞结构,并参与细胞核内或细胞间的信号传导。
此外,m6A甲基化修饰还可以影响RNA的翻译。
m6A修饰靶向的RNA在翻译前的mRNA开放复合物的组装和转录后修饰蛋白的识别等过程中发挥着重要的调控作用。
⼿把⼿教你如何开展m6A实验(医学版)m6A专题m6A甲基化研究指南将从m6A是什么,m6A甲基化酶的种类及功能,m6A检测⽅法汇总,m6A课题设计思路,m6A论⽂发表梯度推荐,m6A后期验证⼯具⼤全到经典案例解析等⽅⾯为⼤家揭开m6A的神秘⾯纱,每天5分钟,就能从m6A⼩⽩⼊门到⾼阶提⾼哦~验证⼯具⼤全到经典案例解析今天的⽂章将围绕RNA甲基化m6A实验开展中⼏个重要的阶段进⾏介绍,⼀起来学习吧~有很多⽼师和同学上次在后台留⾔说上⾯这张流程图,也就是m6A实验整体思路的流程图还是太复杂太抽象,不好理解。
今天我们会来带领⼤家如何⼀今天我们会来带领⼤家如何⼀步步开展⾃⼰的实验,⾝临其境地去体验m6A实验的每个阶段所要完成的步骤。
这篇⽂章会⽐较“啰嗦”和冗余,⽬的在于帮助刚踏⼊科研的同学们快速梳理⾃⼰的思路。
如果⽼师有新的见解,也欢迎提出⾃⼰的想法与意见。
阶段⼀:了解什么是RNA甲基化例如⼩陈是基础医学院直博⼆年级的研究⽣,研究⽅向为新型肿瘤药物。
有⼀天⼩陈被导师喊去谈谈话交交⼼,导师语重⼼长地和⼩陈说RNA甲基化最近很⽕,让他看⼀下这个⽅向是否可以做⼀些尝试。
对于⼩陈⽽⾔,⾸先他要了解什么是RNA甲基化。
简单地资料搜索后,他从Pubmed上下载了芝加哥⼤学何川教授和康奈尔⼤学Jaffrey教授撰写的相应综述,并对综述进⾏了详细阅读。
因为这⼏位教授都是研究RNA甲基化的⼤⽜,通过他们撰写的⾼质量综述可以避免很多弯路。
仔细研读综述后,⼩陈了解到RNA甲基化中的m6A⾸先在甲基化转移酶的作⽤下对RNA上的腺嘌呤(A)进⾏m6A修饰,再在去甲基化酶的作⽤下对已发⽣m6A修饰的RNA进⾏去甲基化修饰。
最后发⽣m6A修饰的RNA通过被甲基化阅读蛋⽩识别后,⾏使下游的⼀系列功能,包括miRNA加⼯、mRNA出核翻译及剪切等。
下⼀步,⼩陈对⼏种参与RNA甲基化的酶进⾏了系统整理,将其分为Writers、Erasers和Readers。
m6A甲基化检测方法及优劣势盘点| m6A专题最早发现的RNA甲基化修饰包括假尿苷和5mC等。
在mRNA中,常见的修饰包括m6A、m1A、5mC等。
早在上世纪70年代,人们已经在真核生物的mRNA和lncRNA 中发现了m6A修饰。
但是受到技术手段的限制,检测m6A尤其是对m6A进行定量,甚至是从单碱基水平鉴定m6A,一直进展缓慢。
随着高通量测序技术(next generation sequencing, NGS)的发展以及液相色谱灵敏度的提高,科学家们在此基础上发展了多种m6A检测方法。
目前检测m6A所用的技术手段包括高通量测序、比色法以及液相色谱质谱联用(LC-MS),具体方法包括MeRIP-seq、miCLIP-seq、SCARLET、LC-MS/MS等。
下面就来介绍目前较为主流的四种检测m6A的方法,其中LC-MS/MS和比色法能够检测mRNA 整体的m6A水平,而m6A-seq和miCLIP-seq属于高通量测序手段。
1.C-MS/MS图1 LC-MS/MS检测RNA中m6A水平分析流程图LC-MS/MS在液相质谱的基础上采用串联质谱,能够获得分子离子峰和碎片离子峰,可对碱基同时进行定性和定量分析。
如图1所示,第一步使用TRIzol提取完Total RNA 后,既可以用oligodT磁珠对mRNA进行富集,也可以使用rRNA去除试剂盒获得包括mRNA、lncRNA等在内的RNA。
第二步使用核酸酶P1(Nuclease P1)将RNA从单链消化成单个碱基。
第三步加入碱性磷酸酶和碳酸氢铵后孵育数小时,将样本注射入液相色谱仪,根据出峰的保留时间面积计算各个碱基的含量。
第四步进入质谱串联分析,单个核糖核苷酸会被离子化,同时被打断成五碳糖和嘧啶或嘌呤,最后根据出峰的保留时间计算m6A的面积。
最后根据m6A和总腺嘌呤的比例就能算出m6A在mRNA上整体的甲基化程度。
2.比色法图2 m6A甲基化定量试剂盒流程展示及结果比色法与LC-MS/MS比较相似,也是从整体水平上检测RNA上m6A甲基化水平。
RNAm6A甲基化-癌症大侦探近期,RNA m6A甲基化成为研究者追捧的对象。
越来越多的证据表明,RNA m6A甲基化对RNA的产生/代谢有巨大的影响,并参与包括癌症在内的多种疾病的发病机制。
但目前,RNA m6A甲基化在各种肿瘤中的分子机制尚未得到全面的阐明。
那么小编今天和大家分享一下RNA m6A在癌症中研究的新进展。
首先,让我们来了解一下RNA m6A甲基化。
RNA m6A甲基化是一种最常见的甲基化,在大约25%的转录本都有发生。
RNA m6A 修饰调控RNA剪接、易位、稳定性和转化为蛋白质。
m6A的沉积是由甲基转移酶复合物编码的,该复合物涉及三个同源因子,即编码器、消码器和读码器。
m6A甲基化是由一系列甲基转移酶(METTL3/14,WTAP,RBM15/15B,KIAA1429,m6A编码器)、去甲基酶(FTO 和ALKBH5,m6A消码器)和识别码(YTHDF1/2/3,YTHDC1,HNRNPA2B1,HNRNPC,eIF3,FMR1,LRPPRC,m6A读码器)协调的动态可逆过程,如图所示。
m6A修饰与肿瘤的增殖、分化、致瘤、增殖、侵袭性、转移性相关,在恶性肿瘤中起癌基因或癌旁基因的作用。
它与急性髓性白血病、恶性胶质瘤、肝细胞癌、直肠癌、鼻咽癌、乳腺癌、肺癌、胰腺癌、膀胱癌、子宫内膜癌等多种恶性肿瘤的发生有关,如图所示。
一、RNA m6A甲基化在癌症中的应用 1.胶质母细胞瘤在胶质母细胞瘤干细胞中,敲除METTL3或METTL14可降低m6A修饰,上调ADAM19、EPHA3、KLF4等关键癌基因的表达,下调CDKN2A、BRCA2、TP53I11等多种肿瘤抑制因子的表达,从而促进胶质母细胞瘤干细胞的生长、自我更新和肿瘤发生。
2.肺癌m6A去甲基化酶FTO被认为是肺鳞状细胞癌(LUSC)的预后因子,促进细胞增殖和侵袭,但通过调控MZF1表达抑制细胞凋亡。
METTL3作为肺癌的致癌基因,通过增加EGFR和TAZ的表达,促进细胞生长、存活和侵袭。
m6a甲基化相关酶介绍m6a甲基化相关酶是一类在细胞中催化DNA或RNA上的m6A甲基化修饰的酶。
m6A 甲基化是一种常见的RNA修饰形式,也被认为是最重要的一种。
m6A修饰在调控RNA的生物学功能和稳定性方面起着重要作用。
m6A甲基化相关酶主要包括methyltransferase-like (METTL)家族、demethylase家族和reader家族。
METTL家族METTL家族是m6A甲基化相关酶中最重要的家族,包括METTL3、METTL14、WTAP、METTL16等成员。
这些酶主要负责催化RNA上的m6A甲基化修饰。
其中,METTL3和METTL14结合成复合物形成催化活性中心,METTL3为主要的催化亚基,METTL14则起到辅助作用。
WTAP则通过与METTL3和METTL14的相互作用来调节复合物的催化活性。
METTL16则具有调控tRNA和spliceosome的m6A修饰的功能。
demethylase家族demethylase家族是m6A甲基化相关酶中主要负责去除m6A修饰的家族。
目前已发现两类去甲基化酶,分别为FTO和ALKBH5。
FTO是首个被鉴定出来的m6A去甲基化酶,在细胞中具有广泛的底物特异性。
ALKBH5则更加特异地去除tRNA上的m6A修饰。
reader家族reader家族是m6A甲基化相关酶中负责识别和结合m6A修饰的家族。
目前已发现多个reader蛋白,包括YTHDC1、YTHDC2、YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3、IGF2BP1、IGF2BP2、IGF2BP3等。
这些蛋白通过结合m6A修饰来影响RNA的翻译、降解和定位等过程。
m6A甲基化的生物学功能m6A甲基化在调控RNA的生物学功能方面起着重要作用。
其主要功能如下:1.转录调控:m6A甲基化可以影响RNA的转录和剪接,从而调节基因的表达水平和多样性。
2.RNA稳定性调控:m6A甲基化可以影响RNA的降解速率,从而调控RNA的稳定性。
m6a修饰酶相关关系概述说明以及解释1. 引言部分的内容:1.1 概述:m6A修饰酶是一类关键的酶,参与了RNA分子上的m6A(甲基化腺嘌呤)修饰反应。
这种修饰是一种重要的RNA表观遗传标记方式,能够影响RNA的稳定性、翻译效率和转运过程。
近年来,随着对m6A修饰的研究深入进行,人们发现了许多与m6A修饰酶相关的功能和调控机制。
本文旨在概述和解释m6A 修饰酶及其相关关系,以加深对这一领域的理解。
1.2 文章结构:本文共包括五个主要部分:引言、M6A修饰酶的相关关系、M6A修饰酶在疾病中的重要性、M6A修饰酶调控策略与应用前景以及结论。
引言部分将介绍本文涉及到的研究领域及其重要性,并给出文章整体结构。
1.3 目的:本文旨在全面介绍M6A修饰酶及其相关关系,并探讨其在疾病发展中的重要性。
此外,我们将讨论利用M6A修饰酶作为靶点进行药物治疗以及RNA编辑技术在M6A修饰调控中的应用前景。
最后,我们会对未来该领域的研究方向进行展望。
通过本文的撰写,我们旨在为读者提供一个清晰而全面的视角,促进对M6A修饰酶相关关系的理解和研究进展。
以上是"1. 引言"部分内容的详细说明,请根据需求进行相应调整和补充。
2. M6A修饰酶的相关关系2.1 M6A修饰酶的定义及作用M6A修饰是一种常见的RNA表观遗传修饰方式,指的是在RNA分子中甲基化腺嘌呤(adenosine)碱基的过程。
M6A修饰是一种高度保守且广泛存在于真核生物细胞中的修饰方式,在多个生物过程中发挥着重要作用。
M6A修饰主要通过M6A修饰酶来进行介导。
目前已知的主要M6A修饰酶包括"Methyltransferase-like 3" (METTL3)、"Methyltransferase-like 14" (METTL14)和"Wilms' tumor 1-associating protein"(WTAP)等。
RNA碱基修饰以及m6A的前世今生| m6A专题N6-methyladenosine也叫m6A,是一种广泛存在于mRNA上的碱基修饰行为,成为近几年大热的研究方向。
但是早在50年前,人们已经在RNA中发现了多种碱基修饰现象。
除了传统的ACGU四种碱基外,Cohn等人已经在RNA上发现了全新的碱基位点修饰。
Holley等人于1965年,首次在酵母的tRNA中鉴定了包括假尿苷(pseudouridine)在内的十余种不同的RNA修饰。
当然最初这些碱基修饰大多发现于非编码RNA上如tRNA、rRNA等,后来人们发现mRNA中也存在大量的碱基修饰行为。
图1 tRNA上广泛存在大量的碱基修饰,最高比例可达近30%已知tRNA上发生碱基修饰的比例较高,会有各种各样的碱基修饰行为。
tRNA修饰有助于提高翻译效率,维持其三叶草折叠二级结构的稳定性。
人类的核糖体RNA(rRNA)上有超过200个碱基修饰位点,而剪切体RNA(spliceosomal RNA)上也有超过50个碱基修饰位点。
图2 真核生物mRNA上存在的各种碱基修饰行为,在5’和3’的UTR以及中间的coding region都有碱基发生修饰目前科学家已经在RNA中鉴定了超过100种不同类型的碱基修饰行为。
在真核生物中,5’端的Cap以及3’的ployA修饰在转录调控中起到了十分重要的作用,而mRNA 的内部修饰则用于维持mRNA的稳定性。
mRNA最常见的内部修饰包括了N6-腺苷酸甲基化(m6A)、N1-腺苷酸甲基化(m1A)、胞嘧啶羟基化(m5C)等。
对于大热的m6A,截止当前,全球的科学家已经鉴定了参与m6A的许多酶,包括去甲基化酶、甲基化酶和甲基化识别酶等(将在下期进行详细介绍)。
图3 m6A甲基化修饰和m6Am超甲基化修饰的概念我们先来了解下什么叫m6A修饰。
从图3中我们可以看到,右侧存在m6A甲基化修饰和m6Am超甲基化修饰。
重复一下N6-methyladenosine就是m6A,一共分为2个大的结构。
2019国⾃然最全m6ARNA甲基化解析⼀年⼀度的国⾃然基⾦资助项⽬于上周放榜,各⼤平台陆续开始解析国⾃然项⽬内容,m6A RNA甲基化作为近三年来最⽕热的研究⽅向之⼀,国⾃然今年⽴项数⽬更是呈爆发式增长,天昊⽣物市场部从多个关键词⼊⼿,发现2019年m6A RNA甲基化项⽬共计179项,⽐2018年增长了⼀倍之多。
01从项⽬类型划分重点项⽬3项,⾯上项⽬89项,青年基⾦81项,地区基⾦6项。
其中部分⽼师在相应的领域已经有m6A相关的重要成果发表:02从科研单位划分共计76个单位拿到了资助项⽬,中⼭⼤学在m6A领域仍然独占鳌头,拿到了20项,南京医科⼤学以17项占据次席,上海交通⼤学9项,华中科技⼤学7项,浙江⼤学6项,武汉⼤学6项,中南⼤学6项,哈尔滨医科⼤学5项,同济⼤学5项,郑州⼤学5项。
中⼭⼤学在国内⼀直是m6A修饰表观领域的领跑者,作为第⼀单位或合作单位,2019年以来就有近26篇⽂章发表,其中包括1篇Nature (Histone H3 trimethylation at lysine 36 guides m6A RNA modification co-transcriptionally),1篇Cell Research (Transcriptome-wide reprogramming of N6-methyladenosine modification by the mouse microbiome),1篇Science Advances (Single-base mapping of m6A by an antibody-independent method),2篇Nature Communications和3篇Molecular Cancer。
03从研究⽅向划分绝⼤多数项⽬都是与医学(健康或疾病)相关,农⼝相关的项⽬仅10项。
医学疾病领域,肿瘤仍然是最主要的⽅向,约77项,最常见的包括肺癌、肝癌、胃癌、乳腺癌和结直肠癌等。
m6a分子亚型
m6A分子亚型是指m6A甲基化分子的不同类型。
在泛癌患者生存的研究中,m6A亚型和泛癌患者的总生存率(OS)、无进展间期(PFI)、无病生存率(DSS)、风险比率(HR)有相关性。
其中,亚型1的中位生存时间最长,亚型3最短,亚型2介于两者之间。
m6A亚型可有效对患者的生存进行分层。
此外,后续作者对肿瘤微环境(TME)细胞浸润的单样本基因进行富集分析(ssGSEA),发现亚型1的TME浸润程度最高,亚型3的TME浸润程度最低。
以上内容仅供参考,建议查阅关于m6A分子亚型的资料、文献,或者咨询生物学家,以获取更准确的信息。
m6A RNA相关的修饰酶:在生命过程中的作用与调控m6A RNA修饰是一种在真核生物中广泛存在的表观遗传现象,它通过甲基化腺苷残基的方式影响RNA的结构和功能。
m6A修饰酶是负责催化这一过程的酶类,它们在生命过程中发挥着至关重要的作用。
本文将探讨m6A RNA修饰酶的种类、功能及其在生物体内的调控机制。
m6A RNA修饰酶主要分为三类:甲基转移酶(methyltransferase)、去甲基化酶(demethylase)和效应蛋白(effector proteins)。
甲基转移酶是负责将甲基基团转移到RNA分子上的酶,而去甲基化酶则负责将已甲基化的m6A位点去除。
效应蛋白则能够识别和结合m6A修饰的RNA分子,进而影响RNA的稳定性、翻译效率和剪接等过程。
m6A修饰酶在多种生命过程中发挥关键作用,包括胚胎发育、神经活动、免疫应答和肿瘤发生等。
例如,在胚胎发育过程中,m6A修饰酶可以调控母源和父源基因的表达,从而影响胚胎的正常发育。
在神经活动中,m6A修饰酶可以影响神经元的突起生长和突触可塑性,进而影响学习和记忆等认知功能。
此外,m6A修饰酶还与肿瘤发生密切相关,研究表明其在肿瘤细胞的增殖、迁移和耐药性等方面发挥重要作用。
近年来,随着研究的深入,人们发现m6A修饰酶的表达和活性受到多种因素的调控。
例如,转录因子、miRNA和表观遗传因素等都可以影响m6A修饰酶的表达。
此外,环境因素如温度、营养状况和激素水平等也会对m6A修饰酶的活性产生影响。
然而,目前关于m6A修饰酶的研究还存在许多挑战和问题。
例如,我们对于不同组织或细胞中特定m6A修饰酶的功能和作用机制了解还不够深入。
此外,虽然已经发现了一些与m6A修饰酶相关的疾病和表型,但其在个体差异和复杂性方面的作用机制仍需进一步研究。
总之,m6A RNA修饰酶在生命过程中发挥着重要作用,其研究对于理解生命过程、疾病发生和治疗具有重要意义。
未来需要深入研究m6A修饰酶的种类、功能和调控机制,以期为相关疾病的治疗提供新的思路和方法。
m6a甲基化相关酶M6A甲基化是一种常见的RNA修饰方式,它可以影响RNA翻译、稳定性和可识别性,从而影响基因表达调控。
而M6A甲基化的解甲基化反应由M6A甲基化相关酶(M6A demethylases)来催化。
这些酶的发现和研究对于研究M6A甲基化的机制、生物学功能和疾病发生机制有着重要的意义。
M6A甲基化相关酶目前已知的有三种,包括FTO、ALKBH5和ALKBH3。
FTO是第一个被发现的M6A demethylase,它能够催化甲基化的腺嘌呤(m6A)向腺嘌呤(A)的转化,从而将RNA的甲基化水平降低。
ALKBH5也有类似的功能,在细胞中它主要参与mRNA 的降解和剪接。
而ALKBH3则主要作用于tRNA和rRNA的解甲基化,尚不清楚它是否会对mRNA的解甲基化产生影响。
这些酶的结构和功能研究揭示了M6A甲基化和解甲基化的复杂机理。
M6A甲基化相关酶对于细胞的生长、分化和发育都有重要的作用。
一些研究表明,FTO和ALKBH5的缺失会导致胚胎发育异常或胚胎致死,表明它们在胚胎发育中扮演着重要角色。
此外,肝脏和脑等代谢活跃的组织中表达量较高的FTO,也被发现与肥胖症、2型糖尿病和癌症等疾病的发生相关。
ALKBH5在肿瘤细胞中表达水平普遍升高,并且通过调节RNA稳定性和翻译水平参与肿瘤的发生和发展。
因此,M6A甲基化相关酶成为了治疗代谢性疾病和肿瘤的新的治疗靶点。
综上,M6A甲基化相关酶是调节M6A甲基化水平的重要酶类。
它们通过催化RNA的解甲基化反应而影响RNA的生物学功能和疾病的发生。
未来更深入的研究将为我们揭示M6A甲基化与细胞生物学的联系,为代谢性疾病和肿瘤治疗提供新的治疗方向。
m6A甲基化酶的种类及功能盘点| m6A专题
图1 m6A甲基化加工过程
m6A这种甲基化修饰被证明是可逆化的,包括甲基化转移酶、去甲基化酶和甲基化阅读蛋白等共同参与。
其中甲基化转移酶包括METTL3/14、WTAP和KIAA1429等,主要作用就是催化mRNA上腺苷酸发生m6A修饰。
而去甲基化酶包括FTO和ALKHB5等,作用是对已发生m6A修饰的碱基进行去甲基化修饰。
阅读蛋白主要功能是识别发生m6A 修饰的碱基,从而激活下游的调控通路如RNA降解、miRNA加工等。
表1 RNA甲基化酶类型总结
1.m6A甲基化转移酶
甲基化转移酶(methyltransferase)也叫Writers,是一类重要的催化酶,能够让mRNA上的碱基发生m6A甲基化修饰。
METTL3、METTL14、WTAP和KIAA1492都属于m6A甲基化转移酶的核心蛋白。
这些蛋白并不是各自孤立的,而是会形成复合物(complex)共同行使催化功能。
由于酵母和线虫等生物缺少这四种核心蛋白中的一种或几种,所以m6A甲基化修饰属于高等真核生物独有的碱基修饰反应。
图2 METTL3-METTL14蛋白复合物晶体结构示意图
结构生物学研究表明,METTL3和METTL14这两种蛋白有关键的催化结构域,两者之间会形成杂络物(hetero complex)。
其中METTL3是具有催化活性的亚基,而METTL14会在底物识别上起到关键作用。
另外WTAP、Vir以及其他类型的factors也是杂络物的重要组成部分。
其中WTAP在招募METTL3和METTL14起到十分重要的作用。
这些蛋白无论在体内(in vivo)还是体外(in vitro)都会一起对腺苷酸进行甲基化修饰。
除了人和小鼠等哺乳动物,果蝇、酵母甚至拟南芥中也发现了类似的同源蛋白(homologous protein)。
2.m6A去甲基化酶
在真核生物中,已发现的m6A去甲基化酶主要包括FTO和ALKBH5等。
FTO蛋白全称Fat mass and obesity-associated protein,属于Alkb蛋白家族中的一员并且与肥胖相关。
1999年,FTO基因首次在小鼠中被克隆。
2007年,三项独立的队列研究分别证实当FTO基因产生突变时,会增加肥胖的风险。
同样在小鼠模型中,FTO被敲除或过表
达都会显著改变小鼠的体重。
2011年,芝加哥大学何川教授在全球首次证实,无论是在DNA还是RNA中,FTO蛋白都是一种十分重要的去甲基化酶。
图3 FTO蛋白属于Alkb家族,都有特定的结构域对发生甲基化的碱基行使去甲基化的催
化功能
FTO蛋白在核心结构域上与Alkb蛋白家族相似,但是C端独有的长loop与Alkb家族其他蛋白有所不同。
正是这种特有的结构域使得FTO蛋白能够对发生甲基化的单链DNA或单链RNA进行去甲基化修饰。
一旦FTO基因转录水平发生异常,会引起多种疾病如急性髓细胞白血病等。
ALKBH5是另一种重要的去甲基化酶,能够对细胞核中的mRNA进行去甲基化修饰,在N端有丙氨酸富集区和独有的卷曲螺旋结构(coiled-coil structure)。
在细胞系中敲低ALKBH5后,mRNA上m6A修饰水平显著上升。
3.m6A甲基化阅读蛋白
发生m6A修饰的mRNA想要行使特定的生物学功能,需要一种特定的RNA结合蛋白——甲基化阅读蛋白,也叫reader。
RNA pull-down实验已经鉴定了多种阅读蛋白,包括YTH结构域的蛋白、核不均一核糖蛋白(hnRNP)以及真核起始因子(eIF)等。
这些阅读蛋白的功能主要包括特异性结合m6A甲基化区域,削弱与RNA结合蛋白同源结合以及改变RNA二级结构从而改变蛋白与RNA的互作。
图3 YTH家族蛋白含有YTH521-B同源结构域和P/Q/N-rich结构域具有YTH结构域的蛋白包括YTHDC1-2和YTHDF1-3等。
YTHDF1-3主要在胞浆中特异性识别m6A修饰的mRNA,而YTHDC1-2的作用部位主要在细胞核内。
这些蛋白都在C端有YTH结构域,并且能够与m6A motif有重叠从而介导RNA特异性结合,而脯氨酸/谷氨酰胺/天冬酰胺富集(P/Q/N-rich)结构域则与亚细胞定位有关。
eIF3蛋白能够与RNA 5’端UTR上发生m6A修饰的碱基相结合,从而促进mRNA 的翻译。
这是一种几乎独立于传统的eIF4的激活翻译起始的新机制,RNA在eIF3的作用下招募43s核糖体在5’端Cap形成蛋白复合物。
HNRNPA2B1作为hnRNP家族蛋白中的一员仍然能行使阅读蛋白的功能。
与YTHDC1蛋白不同的是,HNRNPA2B1与m6A修饰的碱基不能直接结合。
HNRNPA2B1除了激活miRNA初级体(pri-miRNA)下游通路外还与miRNA前体(pre-miRNA)加工有关。