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m5C高分汇总|带你直击m5C研究最前沿

发布时间:2021-01-13 13:12 |  点击次数:

前言
RNA修饰是表观遗传学中调控转录后基因表达的关键过程,目前对m6A RNA甲基化的研究已进行的如火如荼,但除了m6A以外仍有多种RNA修饰类型参与调控转录后的基因表达,其中包括m5C甲基化修饰在近期的研究中也不断有高分文章的出现(如表1)。云序生物是国内RNA修饰测序的领跑者,可针对mRNA和各种非编码RNA提供各类RNA修饰测序服务 (m6A﹑m1A﹑m5C﹑m7G﹑ac4C﹑2’-O-甲基化等)。目前,云序已累计支持客户发表29篇高水平文章,合计影响因子191.25分,是国内支持发文多、累计影响因子高的公司。

2020年10月,发表在《Trends in Plant Science》上关于m5C的文章对m5C修饰在植物发育和环境适应中的作用进行了阐述。此外也有多篇文章报道了m5C在众多研究方向的机制。那么这个新领域具体有哪些进展?有哪些新型的方法思路值得我们借鉴呢?小编汇集了多篇m5C修饰文章,带大家把握这一领域的新进展。

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文章内容
1. m5C——m5C修饰的控制植物发育和环境适应
发表期刊:Trends in Plant Science
影响因子:14.416
发表时间:2020.10
文章链接:RNA 5-Methylcytosine Controls Plant Development and Environmental Adaptation 
尽管对RNA上的5-甲基胞嘧啶(m5C)在哺乳动物中的研究越来越多,但m5C在植物中的功能仍然不清楚。先前有研究者提出了m5C在植物发育和胁迫适应中的动态功能,此外Tang等研究者现在已经发现RNA m5C甲基转移酶在水稻高温适应中的作用。目前,已有几种新的方法被应用于RNA m5C的鉴定包括MeRIP-seq,RNA-BisSeq, Aza-IP和miCLIP,其中最后两个方法尚未应用于植物。最近使用m5C-RIP-seq、RNA- Bis-seq和Nanopore-seq研究了m5C表达谱及其在植物RNA代谢、发育和应激反应中的作用。本文通过m5C在拟南芥和水稻mRNA中的位置、功能和靶向性的探讨,表明了m5C在拟南芥和水稻根系发育调控中起着至关重要的作用。
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图例:5-Methylcytosine (m5C)修饰及其在植物发育和环境适应中的作用。
 
2. m5C——m5C修饰的mRNA造成DNA损伤促进了同源重组
发表期刊:Nature Communications
影响因子:12.121
发表时间:2020.06.05
文章链接:m5C modification of mRNA serves a DNA damage code to promote homologous recombination
补充DNA修复蛋白到DNA损伤部位是DNA修复的关键步骤。DNA损伤位点的转录后修饰造成DNA错误编码从而招募了特定的DNA修复因子。文中作者发现m5C在DNA损伤位点对mRNA进行了局部修饰。RNA甲基转移酶TRDMT1被招募到DNA损伤位点并促进m5C的修饰。TRDMT1的缺失破坏了同源重组(HR)并增加了细胞对DNA双链断裂(DSBs)的敏感性。在没有TRDMT1的情况下,RAD51和RAD52无法定位到活性氧(ROS)诱导的DNA损伤位点。在体外,含有m5C修饰的RAD52对DNA的亲和力增强。肿瘤细胞中TRDMT1的缺失使其在体内和体外对PARP抑制剂更敏感。这些结果揭示了TRDMT1- m5C修饰能促进同源重组(HR),说明RNA转录后修饰也可以造成DNA损伤从而调节DNA修复。
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图例:m5C mRNA的甲基化富集于DNA损伤的转录活性位点。
 
3. m5C——RNA测序提出对拟南芥转录组复杂性的新见解
发表期刊:Nucleic Acids Research
影响因子:11.5
发表时间:2020.08.20
文章链接:New insights into Arabidopsis transcriptome complexity revealed by direct sequencing of native RNAs
拟南芥转录组在不同条件下得到了广泛的研究和鉴定。然而,目前大多数的“RNA测序”技术都产生了相对较短的阅读长度,并且需要一个反转录步骤,从而阻碍了对转录组复杂性的有效表征。本文,作者使用新的牛津纳米孔技术(ONT)进行了具有特殊读取长度的直接RNA测序(DRS)。证明了拟南芥转录组的复杂性被大大低估了。用ONT直接进行RNA测序在营养和生殖发育阶段鉴定了新的转录子亚型。作者使用TrackCluster软件确定了可变转录起始(ATI)、可变多聚腺苷酸化(APA)、可变剪接(AS)和融合转录。并鉴定了超过38500个新的转录亚型,包括六类可能由不同的RNA加工机制导致的融合转录。此外,通过Tombo算法,作者发现mRNA中有丰富的m5C修饰,这与最近发现的mRNA中m5C修饰对其长距离移动至关重要的发现相一致。综上所述,ONT-DRS在新型RNA亚型和RNA碱基修饰的识别和功能表征方面具有优势,并明显改善了对拟南芥基因组的注释。
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图例:比较mRNA、总mRNA和包含tRNA结构(TLS)的mRNA的m5C修饰。

4. m5C——长期m5C甲基化动力学在蓝藻中的表型适应
发表期刊:MOLECULAR BIOLOGY AND EVOLUTION
影响因子:11.062
发表时间:2020.10.06
文章链接:
Long-term m5C methylome dynamics parallel phenotypic adaptation in the cyanobacterium Trichodesmium
现代生物学的一个主要挑战是理解短期生物反应如何影响长期进化适应,长期进化适应被定义为对新环境适应能力的基因改变。由于它们对食物网、生物地球化学循环和气候的影响,这对于正在经历快速变化的全球重要微生物尤其重要。甲基化等表观遗传修饰已被证明会影响短期的生物反应,最终影响对环境变化的长期适应反应。然而,对于非模式的、具有重要生态意义的微生物在环境适应过程中长期甲基化动力学的实证研究仍然很少。本文中作者展示了在海洋原核生物中第一个经验证据,作者使用一个与生物地球化学上重要的海洋蓝细菌进行了7年的进化实验(1000多代)证实了长期m5C的甲基修饰与对CO2的表型适应相关。此外,作者也确定了m5C的甲基化位点,这些位点在高浓度CO2下迅速变化,并且在CO2选择过程中至少保持了4.5年。然而,经过7年的CO2选择后,最初对高CO2有反应的m5C甲基化水平回到了跟过去的环境CO2相同的水平。与此同时,无论CO2浓度如何,高CO2适应细胞系的生长和N2固定率都明显高于环境CO2适应细胞系,这与遗传同化理论相一致。这些数据表明,在回到祖先的甲基化水平之前,CO2响应m5C的甲基化维持了4.5年,同时表型也在适应环境的变化。这项研究中对全球分布的海洋原核生物的观察为全球变化下的生物地球化学重要特征提供了关键的进化见解。
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图例:在4.5年和7年的时间点上蓝藻的N2固定和生长速率。
 
5. m5C——泛癌分析揭示了m5C调节因子的基因改变、分子机制和临床相关性
发表期刊:Clinical and Translational Medicine
影响因子:7.919
发表时间:2020.09.10 
文章链接:A pan-cancer analysis reveals genetic alterations, molecular mechanisms, and clinical relevance of m5C regulators
RNA修饰是由三个调节因子的协同作用决定的:甲基转移酶(Writer),RNA结合蛋白(Reader),和去甲基化酶(Eraser)。目前,m5C调控过程由8个甲基转移酶和2个RNA结合蛋白组成,m5C的去甲基酶目前尚未被识别。目前的证据表明,这些调节因子介导的m5C参与了细胞分化和凋亡。编码这些调控因子的基因突变与各种人类疾病有关,在许多癌症中已经观察到表达水平的变化。然而,m5C调控因子在癌症中的作用仍然不明确。因此,研究m5C调控因子对多种癌症治疗靶点的基因改变和功能紊乱具有重要价值。本文中作者从TCGA数据库中收集了33种癌症的数据,并选取至少2个正常对照的23例肿瘤进行差异表达分析,发现四种调控因子(NSUN1、NSUN2、NSUN5和ALYREF)在大多数癌症中表达明显上调,而其他调控因子表达略有改变。同时,进行t检验分析发现与TCGA数据库中的正常对照相比,这四种调控因子在多种癌症中明显高表达。综上所述,作者的研究强调了m5C在泛癌中的作用,也为后续其他研究人员挖掘和验证提供理论依据。
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图例:pan - cancer中m5C调控因子的基因和表达改变
 
6. m5C——结合多个序列特性预测RNA序列中m5C的修饰
发表期刊:Molecular Therapy
影响因子:7.032
发表时间:2020.09.04 
文章链接:Prediction of m5C Modifications in RNA Sequences by Combining Multiple Sequence Features
5-甲基胞嘧啶(m5C)是一种众所周知的转录后修饰,在RNA代谢、tRNA识别和应激反应等生物过程中发挥重要作用。传统的识别m5C位点的高通量技术通常耗时且昂贵。此外,在后基因组时代,RNA序列的数量呈现爆炸性增长。因此,迫切需要基于计算机学习的方法来快速、高精度地预测RNA 的m5C修饰。文章中提出了一个新的基于SVM的工具,称为iRNA-m5C_SVM,通过结合多个序列特征来识别拟南芥中m5C位点。首先对常用的8种特征提取方法进行了系统研究。然后,选取四个表现良好的特征来构建一个综合模型,包括位置特异性、核苷酸组成、三核苷酸的电子-离子相互作用电位和一般平行相关的二核苷酸组成。10倍以上的交叉验证和独立检验的评估准确率分别达到73.06%和80.15%,表明在现有模型中对拟南芥内m5C位点的预测性能很好。本文中提出的模型可以成为进一步研究植物中m5C修饰位点的一个很有前景的选择。
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图例:结合多序列特征的m5C识别预测器的流程图
 
云序生物m5C修饰研究五大模块
1. m5C RNA修饰测序
m5C RNA修饰测序(m5C-seq)

对m5C RNA甲基化修饰测序,目前流行的检测手段为m5C meRIP-Seq和Bis-seq,这两种方法均适用于m5C RNA甲基化谱研究,快速筛选m5C RNA甲基化靶基因。云序可提供mRNA和多种非编码RNA的m5C测序:
  • m5C 全转录组测序(涵盖mRNA,LncRNA,circRNA)
  • m5C LncRNA测序(涵盖LncRNA和mRNA)
  • m5C Pri-miRNA测序(涵盖Pri-miRNA和mRNA)
  • m5C mRNA测序
2. 检测整体m5C RNA修饰水平
LC-MS/MS检测整体RNA修饰水平
准确高效,可以实现一次检测,9类修饰水平检测,一步到位。

3. m5C RNA修饰上游酶的筛选
m5C RNA修饰相关酶PCR芯片
寻找上游直接调控m5C RNA甲基化的甲基转移酶。

4.m5C RNA修饰靶基因验证
meRIP-qPCR
云序提供各类不同修饰的meRIP-qPCR服务,可针对mRNA,lncRNA,环状RNA等不同类型的RNA分子进行检测,低通量验证RNA修饰靶基因表达水平。

5. 机制互作研究
5.1 RIP-seq/qPCR
筛选或验证RNA修饰直接靶点,研究RNA修饰靶基因的调控机制。
5.2 RNA pull down -MS/WB
筛选或验证目标RNA互作基因或蛋白,研究相应的分子调控机制。
5.3 双荧光素酶实验
验证两基因互作,研究相应的分子调控机制。


云序客户RNA修饰文章列表
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