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N6-甲基腺苷(M6安培)是一种高度流行的RNA修饰影响RNA剪接、翻译和稳定性的mRNA和非编码RNA,以及某些非编码RNA的表观遗传效应1.测序技术的最新进展产生了敏感的技术,可用于将m6A映射到各种模型系统和细胞类型的转录组。知道m6A在转录本中的位置,可以更清楚地表明这标志着许多功能。我们现在对这种表观遗传标记所起的生物学和调节作用有了更深入的了解,尽管也很清楚还有许多有待揭示。测序方法和技术的同样进步也使我们能够确定负责m6A功能、甲基化和去甲基化的读取器(m6A结合蛋白)、书写器(甲基转移酶)和橡皮擦(去甲基化酶)。在这里,我们将介绍m6A的基本编写器和橡皮擦,以及一些重要的m6A读者及其所服务的表观遗传功能。
m6A在细胞核内由甲基转移酶写入复合物动态调节,甲基转移酶书写复合物将m6A沉积在mRNA上,m6A去甲基化酶将去除标记。
已知writer复合物含有甲基转移酶梅特尔32,3和梅特尔14、METTL3适配器WTAP公司4和其他相关蛋白质,包括科威特航空14295,RBM15/15B型6,和ZC3H137在METTL3-METTL14甲基转移酶结构域复合物中,METTL3起催化亚单位的作用,而METTL14提供RNA-结合支架,激活并增强METTL4的催化活性7WTAP没有催化活性,但与METTL3和METTL14相互作用,调节RNA转录物的m6A水平7.METTL3和METTL14在包括胚胎发育和神经发生在内的多种生物过程中都发挥着重要作用。METTL3还被证明可以调节细胞重编程、精子发生、T细胞稳态和内皮-造血转换。据报道,METTL14在胶质母细胞瘤中起到抑癌作用,并在急性髓细胞白血病的发展和维持中发挥致癌作用。
已知m6A的去除由两种不同的酶执行:自由贸易组织和ALKBH5型8、9然而,已发现FTO优先去甲基化m6A米,一种与m6A相关的mRNA中高度丰富的核苷酸10这一发现表明,ALKBH5可能是主要的m6A脱甲基酶。
m6A可以被添加到mRNA中,然后被移除的想法将是未来m6A研究的一个重要考虑因素。转录组m6A水平的动态变化可能表明该表观遗传标记具有新的功能。
图1。m6A书写器和橡皮擦。点击图片下载互动路径。
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m6A通过招募称为读取器的m6A结合蛋白对RNA产生影响。对m6A阅读器及其功能的了解正在迅速增加。越来越多的研究揭示了新的m6A阅读器在不同细胞类型和模型系统中对m6A的特定作用。
m6A结合蛋白通常包含YTH(YT521-B同源)结构域。RNA下拉显示,含有YTH结构域的蛋白质通常是m6A结合物11这些不同的YTH结构域蛋白被证明具有与m6A结合能力相关的广泛作用。年初至今F1,与合作YTHDF3年,已知可提高其目标RNA的翻译效率7、12. 年初至今2被认为在mRNA稳定性中起作用13. YTHDC1年与m6A介导的选择性剪接有关14.YTHDC2年已经证明,它可以提高目标的翻译效率,同时减少目标的丰度15.
并非所有的m6A阅读器都包含YTH;它们还包括真核细胞起始因子3(eIF3)、异质核核糖核蛋白(HNRNPs)和胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白(IGF2BP)。eIF3在翻译前启动中起作用,并已被证实在mRNA的5'UTR内优先与m6A结合,导致翻译增强16.两种HNRNP蛋白,HNRNPC公司和HNRNPG公司调控含m6A RNA转录物的处理,将m6A作为结构开关,使这些转录物更容易结合7.IGF2BP已经报道以m6A依赖的方式促进其靶mRNA的稳定性和储存17.
除了参与RNA代谢外,m6A读取器还参与不同的生物过程,包括肿瘤发生、造血、病毒复制、免疫反应和脂肪生成18.
图2。m6A阅读器及其功能。点击图片下载互动路径。
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已经开发出各种方法来有效地在转录组中定位m6A。初步研究使用免疫沉淀具有高度特异性m6A抗体的方法,然后进行下一代测序19这些方法称为MeRIP-seq。MeRIP已经取得了进步,现在可以进行单核苷酸分辨率的m6A绘图。这可以通过使用非常小的RNA片段(100–200 nts)结合免疫沉淀来实现。这种方法被称为miCLIP(m6A个体核苷酸溶解交联和免疫沉淀),Linder等人2015年首次使用Abcam m6A抗体对其进行了描述 约15123020miCLIP已被用于绘制许多不同细胞类型和生物体中m6A的图谱,揭示了m6A新的潜在功能。
如果你想了解更多有关研究RNA修饰的关键技术,请参阅我们的RNA修饰指南。如果您对miCLIP方法感兴趣,请查看我们的miCLIP协议.
工具书类
1 Meyer,K.D.,Jaffrey,S.R.重新思考m6A阅读器、作家和橡皮擦。年收入细胞开发生物。 33, 319-342 (2017).
2 Bokar,J.A.、Shambaugh,M.E.、Polayes,D.、Matera,A.G.、Rottman,F.M.人类mRNA(N6-腺苷)-甲基转移酶AdoMet-binding亚单位的纯化和cDNA克隆。核糖核酸 三, 1233–47 (1997).
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12 Wang,X.等。N6-甲基腺苷调节信使RNA翻译效率。单元格 161, 1388–1399 (2015).
13 Wang,X.等。N6-甲基腺苷依赖性信使RNA稳定性调节。自然 505, 117–120 (2014).
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16 Meyer,K.D.,al.5'UTR m6A促进cap-independent翻译。单元格 163, 999–1010 (2015).
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18 Zhao,Y.等。m6A结合蛋白:表观遗传学中新兴的关键执行者。 血液肿瘤杂志 13, 35 (2020).
19 Meyer,K.D.,Saletore,Y.,Zumbo,P.,Elemento,O.,Mason,C.E.,Jaffrey,SR.对mRNA甲基化的综合分析揭示了3'UTR和近终止密码子的富集。单元格 149,1635–1646 (2012).
20 Linder,B.、Grozhik,A.V.、Olarerin-George,A.O.、Meydan,C.、Mason,C.E.、Jaffrey,S.R.整个转录组中m6A和m6Am的单核苷酸分辨率映射。自然方法 12, 767–772 (2015).