Cell综述:m6A和U-tail两种RNA修饰的新角色

2014-09-04 09:26 · JimmyFrank

8月28日出版的Cell中,首尔大学的研究者介绍了m6A和U-tail这两种RNA修饰方式的机制与功能。

    迄今为止,科学家们已经发现了上百种RNA修饰类型,但是大多数修饰类型在mRNA和非编码RNA中并不常见,只有少量修饰较为丰富,且保守性 强。8月28日出版的Cell中,首尔大学的研究者发布综述,介绍了N6-甲基腺苷化修饰(N6-methyladenosine, m6A),以及尿苷化修饰(uridylation,U-tail)这两种最常见RNA修饰方式的分子机制和生物学功能。

  m6A这种修饰方式是康奈尔大学维尔医学院的研究人员在2012年发现的,当时研究人员发现,在超过20%的人群中,超过5000种不同的mRNA的腺嘌呤的碱基上会被添加一个甲基(methyl group),形成m6A修饰。而这些mRNA中很多是人类疾病相关的基因转录产生的,包括癌症、自闭症、阿尔茨海默氏症和精神分裂症等。

  通常认为mRNA只含有4种核苷酸(A/U/C/G),而这一研究表明则认为,遍布转录组的m6A可以被视作第5类核苷酸,目前对于m6A的研究手段主要是meRIP-Seq等。最近数年的研究陆续发现,通过改变m6A甲基化酶来控制m6A修饰水平及m6A在RNA上的分布区域,可以影响mRNA的半衰期,进而影响相应蛋白水平,包括肥胖、生物钟调节等生物过程都与这种机制有关。这些研究表明,广泛而保守的m6A具有许多重要的调控功能,并可以可以成为治疗疾病的靶点。

    除了m6A,RNA中还存在另外一种较为常见的修饰方式:尿苷化 (uridylation,U-tail),这种修饰方式也具有一些特殊功能,尤其是在miRNA生物合成过程中。在miRNA成熟过程中,需要 Drosha酶和Dicer酶的参与,前者通过剪切pri-miRNA,产生一个3'端带2nt突出的pre-miRNA,而后者则能识别这个2nt突 出,继续对pre-miRNA进行加工。与此不同的是,还有一类pre-miRNA需要Drosha酶加工出仅1 nt长的3'端。这类pre-miRNA在进一步加工时需要利用尿苷转移酶在pre-miRNA的3'端添加一个尿苷酸,进行单尿苷化(mono- uridylation)修饰,再被Dicer酶识别进行后续加工。如果细胞中有LIN28或LIN28B这两种蛋白表达,它们会与尿苷转移酶结合,形成 复合体,对pre-miRNA进行多尿苷化处理,产生多尿苷3'端,阻止Dicer酶加工pre-miRNA,造成成熟miRNA下降。很多与癌症发生相 关的成熟miRNA的加工过程,都属于第二类pre-miRNA加工形式,如let-7及miR-105等。

       RNA修饰属于mRNA加工和成熟过程中的微调机制,通过多种多样的修饰类型,生物体可以对mRNA进行精确的微调,以确保其稳定性和有效性, 保证其完成不同的任务。对这些修饰类型的研究,将有助于科学家解释各种与RNA有关的生物过程机制,并通过不同的技术手段对其进行调控,以达到控制生物性状、治疗疾病等目的。

  相关论文:Emerging Roles of RNA Modification: m6A and U-Tail


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