上海云序生物科技有限公司

https://cloud-seq.biomart.cn

公众号

扫一扫
进入手机商铺

公众号

微信扫一扫
关注公众号

产品分类
公司荣誉
公司图片
联系方式
 公司地址
上海市松江区莘砖公路518号24号楼4楼
邮编:201600
 联系电话
021-****8766登录查看商家电话
 传真号码
 电子邮箱
liuqingqing@****d-seq.com.cn登录查看商家邮箱
 公司网址
http://www.cloud-seq.com.cn
公司新闻

云序生物RNA修饰多组学案例解析与思路分享

发布时间:2024-03-05 13:33 |  点击次数:

迄今为止,已发现了170多种RNA修饰方式,主要包括N6-甲基腺苷(m6A)、N1甲基腺苷(m1A)、5-甲基胞嘧啶(m5C)、N7-甲基鸟苷(m7G)、N4-乙酰胞嘧啶(ac4C)、N6,2'-二甲基腺苷(m6Am)和假尿嘧啶(Ψ)等碱基修饰。这些修饰在真核生物的mRNA中非常普遍,它们的发现也促使表观转录组学成为一个研究领域。目前,在这些RNA修饰当中最被广为研究的是m6A,但近2-3年来,m6Am、m1A、m5C、hm5C、ac4C、Ψ和m7 G等也被大家广泛关注。

今天我们详细来介绍一下其中四种RNA修饰研究的多组学方案:m6A、m7G、m5C、ac4C。首先先介绍一下这四类RNA修饰以及它们的功能:
 

1、N6-甲基腺苷(m6A):

RNA甲基化修饰约占所有RNA修饰的60%以上,而m6A是高等生物mRNA和lncRNAs上最为普遍的修饰,是指在RNA分子中,特别是在mRNA中,腺苷(A)的第六位碳上的氮原子N6的位置上加上甲基(-CH3)的化学修饰,是转录后修饰的一种形式。

目前发现microRNA、circRNA、rRNA、tRNA和snoRNA上都有发生m6A修饰。m6A修饰主要发生在RRACH序列中的腺嘌呤上,其功能由甲基转移酶Writer、去甲基化转移酶Eraser和甲基化识别蛋白Reader决定。目前已知Writer有METTL3、METTL14、WTAP和KIAA1429;ALKBH5和FTO作为Eraser可逆转甲基化;Reader有YTH结构域蛋白(包括YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3、YTHDC1和YTHDC2)和核不均一蛋白HNRNP家族(HNRNPA2B1和HNRNPC)。

m6A修饰几乎涉及RNA代谢的所有方面。如m6A RNA甲基化可调控多种组蛋白修饰,影响基因的表达;m6A也参与了异染色质的形成和维持,其在RNA上的沉积可以改变局部RNA的二级结构,从而影响细胞中RNA-蛋白质相互作用。m6A修饰还可以影响pri-miRNA和pre-miRNA的剪接和成熟,从而影响miRNA的功能。m6A修饰还可通过多种机制调控mRNA翻译为蛋白质。目前m6A与常见肿瘤疾病已经有了很多报道,在其他非肿瘤疾病当中尚还有不少有待于进一步研究。
 

2、N7 -甲基鸟苷(m7 G):

m7G是转录后调控中常见的碱基修饰之一,近两年中标数量逐渐增多但又没有泛滥,m7G修饰通过影响RNA分子的代谢,参与人体中多种生理和病理功能。

m7G广泛分布于tRNA、rRNA以及真核生物mRNA的5’帽子区,不同类型的RNA的内部m7G修饰具有不同的功能。其中,tRNA m7G修饰是研究最深入的一个:m7G修饰对tRNA表达、结构稳定和功能具有重要作用。如m7G修饰可以稳定tRNA的tRNA三维核心;提高tRNA解码密码子依赖的方式中mRNA的翻译效率以及调节核糖体易位等。在mRNA和pri-miRNA上,m7G修饰表现出与tRNA不同的功能。如稳定mRNA并刺激其翻译,或直接增强mRNA的翻译等。

目前,对m7G修饰的调节因子的了解仍处于初步阶段。哺乳动物中m7G甲基转移酶主要是METTL1/WDR4、WBSCR22/TRMT112以及RNMT/RAM。研究证明,m7G参与调控多种疾病,如异常干细胞生长和分化、Galloway Mowat综合征、侏儒症等,在肿瘤及神经退行性疾病中也发挥重要作用。m7G甲基转移酶通常在癌症中异常表达,最终影响靶基因表达并调节肿瘤相关的生物学功能。同时,m7G还能调节细胞周期蛋白,影响癌症进展。
 

3、5-甲基胞嘧啶(m5C):

m5C修饰是指供体的一个活性甲基被添加到RNA中胞嘧啶碱基的第5位碳,它是一种广泛存在的RNA修饰,在mRNA和非编码RNA中都有检测到,包括tRNA、rRNA、snRNA和eRNA等。m5C在近几年中标数量逐年升高,且还处于爬升阶段,妥妥的潜力新星!

目前已经发现了10多种类型的RNA m5C甲基转移酶Writer,包括DNMT2、TRDMT家族成员、NSUN家族(包括NSUN1到NSUN7和NSUN5a/b/c)。DNMT2和NSUN2具有互补的靶点特性。蛋白质去甲基化酶Easear(如TET酶家族)通过介导RNA的去甲基化使其具有可逆性。RNA m5C结合蛋白Reader可通过识别并结合m5 C位点发挥生物学效应,如ALYREF是细胞核中识别的第一个mRNA阅读蛋白,具有K171的关键m5C识别位点。m5C通过在细胞核中的病毒RNA转录本被m5C阅读蛋白ALYREF识别,这有助于其输出到细胞质;YBX1在人细胞中被鉴定为细胞质m5C阅读蛋白,专门靶向几种含有m5C的致癌基因,如HDGF,并促进这些致癌基因的稳定性和癌症进展。87.8%的m5C修饰的mRNA被YBX1识别。

m5C修饰与mRNA的稳定性、剪接和核浆转运;DNA损伤修复;增殖和迁移;干细胞的发育、分化和重编程有关。异常的mRNA m5C修饰与多种疾病的病因有关,包括动脉硬化、自身免疫性疾病和癌症。在tRNA中,m5C可以维持稳态,优化密码子-反密码子配对,调节应激反应,并控制翻译效率。
 

4、N4-乙酰胞嘧啶(ac4C):

ac4C RNA乙酰化修饰是众多RNA修饰的一种,它的修饰丰度比m6A甲基化修饰要低很多,可能比m6A甲基化修饰低10倍左右,大概只有几万分之一,所以对于ac4C乙酰化的检测要比m6A甲基化难度要高许多。

ac4C乙酰化修饰最早在rRNA及tRNA中报道,广泛分布于从古细菌到真核生物,作为RNA的转录后化学修饰,主要富集在CDS区,5’UTR和3’UTR区也有少量分布。酵母Kre33和人类NAT10是ac4C目前已知的Writer,关于ac4C的其他催化酶及特异性RBP尚未有报道。其中,NAT10同时具有乙酰化催化功能及RNA结合活性。NAT10(N-乙酰转移酶10)催化的mRNA上的ac4C与多种人类疾病,特别是癌症有关。

ac4C在mRNA翻译调控中具有重要影响。如ac4C RNA修饰可以稳定tRNA的结构,能够通过延长mRNA的半衰期并促进mRNA的稳定性。同时,ac4C还能通过影响tRNA选择进而调控mRNA的翻译,有助于特定核苷酸序列的正确读取,稳定mRNA并提高转录效率等。ac4C-RNA乙酰化修饰可能是继m6A RNA甲基化修饰以后另一个研究热点。

除了以上作用机制,RNA修饰还有很多不为人知的功能在等待研究者们的发现。今天我们就来看几篇相关的多组学文章,学习一下他们是如何利用多组学分析工具进行RNA修饰及关键分子功能的研究与探讨的。
 

1、m6A RNA修饰多组学案例

期刊:Journal of hepatology        IF=25.7       

发表日期:2023/7/15  

论文题目:Targeting N6-methyladenosine reader YTHDF1 with siRNA boosts antitumor immunity in NASH-HCC by inhibiting EZH2-IL-6 axis

测序技术:m6A-MeRIP-seq、RNA-seq、RIP-seq、Ribo-seq(云序生物可提供以上服务)
 

IMG_256

 

m6A RNA修饰的Reader蛋白YTHDF1与癌症有关;然而,其在肝细胞癌(HCC)中的作用,特别是在非酒精性脂肪肝炎导致的肝细胞癌(NASH-HCC)中仍不清楚,缺乏有效的靶向药物对NASH-HCC进行治疗。作者通过对YTHDF1肝细胞特异性过表达小鼠以及饮食模型诱导的NASH-HCC自发成瘤模型,通过RNA-seq、m6A-MeRIP-seq、YTHDF1-RIP-seq、蛋白质质谱和Ribo-seq,对YTHDF1的分子靶点进行了阐明。结果发现,自发性NASH-HCC饮食模型中肝脏特异性YTHDF1过表达驱动肿瘤发生。单细胞RNA测序和流式细胞术显示,YTHDF1诱导髓源性抑制细胞(MDSCs)积累,抑制细胞毒性CD8+T细胞功能。机制上,YTHDF1在NASH-HCC细胞中的表达诱导IL-6的分泌,IL-6介导MDSC的募集和激活,导致CD8+T细胞功能障碍。EZH2 mRNA被鉴定为YTHDF1的关键靶点。YTHDF1结合m6A修饰的EZH2 mRNA,促进EZH2翻译。EZH2反过来增加IL-6的表达和分泌。YTHDF1敲除与抗PD-1治疗协同抑制NASH-HCC同种异体移植物的肿瘤生长。此外,使用小干扰RNA靶向治疗YTHDF1可显著提高NASH-HCC同种异体移植物抗PD-1阻断的疗效。研究结果为增强免疫检查点阻断在NASH-HCC中的疗效提供了新的治疗靶点,并为开发用于治疗NASH-HCC的YTHDF1抑制剂提供了理论依据。
 

2、m7G RNA修饰多组学案例

期刊:Nature Communications       IF=16.6     

发表日期:2022/5/18

论文题目:N7-methylguanosine tRNA modification promotes esophageal squamous cell carcinoma tumorigenesis via the RPTOR/ULK1/autophagy axis

测序技术:TRAC-seq、tRNA-seq、Ribo-seq、mRNA-seq(云序生物可提供以上服务)
 

错误调节的RNA修饰会促进致癌mRNA的加工和翻译,从而促进了癌症的进展,而其分子机制尚不清楚。本研究通过TRAC-seq、tRNA-seq、Ribo-seq、mRNA-seq等技术发现,tRNA m7G甲基转移酶复合物蛋白METTL1和WDR4在食管鳞状细胞癌(ESCC)组织中显著上调,并与ESCC不良预后相关。此外,METTL1和WDR4在体外和体内通过tRNA m7G甲基转移酶活性促进ESCC进展。从机制上讲,METTL1或WDR4敲低可导致m7G修饰tRNA的表达减少,并减少富含RPTOR/ULK1/自噬途径的致癌转录本子集的翻译。此外,使用Mettl1的ESCC模型条件性敲除和敲入小鼠揭示了METTL1在体内促进 ESCC 肿瘤发生中的基本功能。研究证明了在ESCC中错误调节的tRNA m 7 G修饰的重要致癌功能,并表明靶向METTL1及其下游信号轴可能是ESCC治疗的有前途的治疗靶点。

 

3、m5C RNA修饰多组学案例

期刊:Clinical and Translational Medicine    IF=10.4    

发表日期:2023/11/13  

论文题目:The m5C methyltransferase NSUN2 promotes codon-dependent oncogenic translation by stabilising tRNA in anaplastic thyroid cancer

测序技术:LC/MS、m5C tRNA Bis-seq、tRNA-seq、Ribo-seq、mRNA-seq(云序生物可提供以上服务)
 


 

翻译失调在肿瘤发生和癌症进展中起着至关重要的作用。致癌翻译依赖于蛋白质合成trna的稳定性和可用性,使其成为癌症治疗的潜在靶点。本研究通过LC/MS、m5C tRNA Bis-seq、tRNA-seq、Ribo-seq、mRNA-seq等技术,发现tRNA m5c甲基转移酶NSUN2在ATC中上调,并与去分化有关。在体内和体外,NSUN2敲低抑制ATC的形成、增殖、侵袭和迁移。此外,NSUN2的抑制增强了ATC对基因毒性药物的敏感性。机制上,NSUN2催化tRNA结构相关的m5c修饰,提高tRNA的稳定性,维持体内平衡并快速运输氨基酸,特别是亮氨酸。这种稳定的tRNA具有显著提高的效率,可以支持包括c-Myc、BCL2、RAB31、JUNB和TRAF2在内的促癌翻译程序。此外,NSUN2介导的m5C水平和不同tRNA Leu同源解码器家族的变化部分促成了密码子依赖性翻译偏差。令人惊讶的是,靶向NSUN2破坏了ATC中c-Myc到NSUN2的周期。本研究揭示了促肿瘤m5C甲基转移酶、动态tRNA稳定性调控和下游癌基因c-Myc引发了一个密码子依赖的致癌翻译网络,促进了ATC的生长和形成。此外,它还为靶向癌细胞的翻译重编程提供了新的机会。
 

4、ac4C RNA乙酰化多组学案例

期刊:Circulation Research          IF=20.1           

发表日期:2023/11/13

论文题目:NAT10 Is Involved in Cardiac Remodeling Through ac4C-Mediated Transcriptomic Regulation

测序技术:acRIP-seq、mRNA-seq、Ribo-seq、SLAM-seq(云序生物可提供以上服务)
 


 

心力衰竭以心脏重塑为特征,与异常的表观遗传过程和异常的基因表达有关。本文章旨在阐明NAT10 (N-乙酰基转移酶10)介导的N4-乙酰胞苷(ac4C)乙酰化在心脏重构中的作用和机制。研究检测了NAT10和ac4C在心脏重构的人和小鼠中的表达。随后,采用acRIP-seq、mRNA-seq、Ribo-seq、SLAM-seq来阐明ac4c修饰的转录后调控在心脏重构中的作用。此外,在AngII(血管紧张素II)和主动脉横断面收缩小鼠模型中进行了涉及NAT10过表达或敲低的功能实验。结果发现,在体外和体内心脏重构模型以及心肌肥厚患者中,NAT10表达和RNA ac4C水平均升高。沉默和抑制NAT10可减轻AngII诱导的心肌细胞肥大和成纤维细胞活化。心肌肥厚小鼠和人类的ac4C变化与mRNA的丰度、稳定性和翻译效率的变化有关。机制上,NAT10可通过上调CD47和ROCK2转录本mRNA ac4C修饰,提高其稳定性和翻译效率,从而导致其在心脏重构过程中的蛋白表达增加。此外,研究表明,通过抑制心脏纤维化、肥厚和炎症反应,给药Remodelin(一种NAT10抑制剂)可以预防横断主动脉收缩小鼠的心功能损伤,同时还可以调节CD47和ROCK2(Rho相关的含卷曲卷曲蛋白激酶2)的表达水平。结论表明,通过NAT10调节表观转录组过程,如ac4C乙酰化,可能是一个有希望的治疗心脏重构的靶点。
 

看到这里,相信您已经对RNA修饰的多组学分析有了基本的思路。云序生物也为您同步整理了RNA修饰多组学的研究思路及路线作为参考。针对不同的实验目的及不同深度的研究,您可以通过进一步的完善及补充,最终形成一篇全面的、综合的优秀文章!
 

RNA修饰多组学研究思路
 

RNA修饰多组学已经广泛应用于各类研究中,除了常见的物种以外,在很多非模式生物上也有研究,如牛羊、酵母、细菌、番茄、玉米等等。研究思路也多种多样,如果您有更多的想法及需求,欢迎后台与我们联系!

 


 

云序生物RNA修饰多组学研究相关产品

m6A RNA甲基化测序

m5C RNA甲基化测序

m1A RNA甲基化测序

m7G RNA甲基化测序

ac4C RNA乙酰化测序

O8G RNA氧化修饰测序

2’-O-RNA甲基化测序

m6Am RNA甲基化测序

BID-seq假尿嘧啶测序

RNA pulldown

RNA-seq

RIP测序

Ribo-seq

SLAM-seq

 

云序生物服务优势

优势一:云序累计支持客户发表100 +篇RNA修饰SCI论文,合计影响因子1000 +

优势二:累计完成数千例 RNA甲基化测序样本,全面覆盖医口、农口等各类样本。

优势三:全面检测mRNA和各类非编码RNA(circRNA,lncRNA,Pri-miRNA等)。

优势四:提供RNA修饰一站式服务:整体水平检测、RNA修饰研究、MeRIP-qPCR验证、RIP-seq、RNA pull-down、Ribo-seq和SLAM-seq等。

优势五:率先研发超微量MeRIP测序技术,RNA量低至500ng起。

优势六:国内较全的RNA修饰测序平台,提供m6A、m5C、m1A、m7G、m3C、O8G、ac4C乙酰化和2'-O-甲基化、假尿嘧啶等修饰的测序技术。
 

 

云序客户RNA修饰部分文章列表
 

RNA修饰文章列表
 

往期回顾

用户文章 IF=13.6|AHR介导的 m6A RNA甲基化是 PM2.5 诱导斑马鱼幼体心脏畸形的原因之一

用户文章 IF=19.2|范先群院士团队利用m1A MeRIP-seq联合多组学测序揭示眼黑色素瘤调控新机制

云序客户| m6A MeRIP-seq助力揭示早发糖尿病表观调控新机制

客户文章|IF=10.6—甲状腺癌中m5C甲基转移酶NSUN2通过维持tRNA的稳定性促进密码子依赖性的致癌翻译

云序客户| MeRIP-seq+RIP-seq技术揭示 m6A 甲基化调控BMSCs成骨分化新机制

云序客户m6A高分文章|揭示组蛋白乙酰化与m6A修饰在眼部黑色素瘤发生中的共同作用机制

用户文章m6A专题|IF=9.8|m6A去甲基化酶ALKBH5缺乏会加重钴致神经退行性损伤

客户文章| Nature子刊 揭示了FMR1通过m6A修饰调控早期胚胎发育的分子机制

用户文章IF=14.9 1区:ac4C乙酰化调节人胚胎干细胞的自我更新

云序助力解析新城疫病毒感染的鸡巨噬细胞的m6A表达谱

用户文章 1区 lncRNA m6A甲基化测序助力人脂肪干细胞成骨分化的调控机制研究

云序用户农口IF20+论文:植物mRNA存在ac4C新型修饰,对RNA稳定性及翻译产生重要影响

 

qrcode_for_gh_ca778cca8010_258

上海云序生物科技有限公司

Shanghai Cloud-seq Biotech Co.,Ltd.

地址:上海市松江区莘砖公路518号18号楼2楼

电话:021-64878766

网址:www.cloud-seq.com.cn