Cell:信使RNA中存在高水平的甲基化现象

2012-05-22 10:06 · Buck

康奈尔大学的研究者发现,在mRNA上也存在很高程度的甲基化现象。这种现象可能与多种生理过程及疾病(例如肥胖症)有关。

DNA可以通过“表观”的方式被改变已经是为人所熟知的事实,即DNA的序列不发生改变但是通过在基因上添加可沉默基因的甲基可改变基因的活性。许多的环境因素,例如压力、吸烟等已经被证实会影响这些表观遗传标记。

研究发现mRNA上存在高水平的甲基化现象

今日,研究人员又发现,信使RNA—DNA的镜像拷贝,指导蛋白质合成—也会发生甲基化。

“我们发现了生物学的一些基本现象,”康奈尔大学的Samie Jaffrey说道,“这种现象一直都存在,只不过没有人知道。”

Jaffrey的团队发现,大鼠大脑和人类肾脏细胞中产生的大约1/5的RNA包含甲基化的腺嘌呤。“非常令人激动,20%的RNA拥有甲基,因此这一定是一种基本的调节机制。”Jaffrey说。

对大鼠的各种组织进行分别的分析之后发现,甲基化的RNA集中在大脑、肝及肾脏中。并且,来自大鼠胚胎的样本分析表明,当胚胎大脑进入到生长的后期时,这种RNA的浓度上升了70倍,从而说明这些甲基化RNA很可能在发育中发挥基本作用。

该研究团队还发现,RNA上的甲基会被一种与肥胖症有关的酶去掉。这种酶由一个叫做FTO的基因所编码,FTO的一个变异体可使肥胖症风险提高70%。拥有过于活跃的这种基因的人患肥胖症的风险最高,这说明脱去RNA上的甲基可能一定程度上改变着我们的代谢。

研究人员发现,甲基化的腺嘌呤容易成簇出现在RNA链上蛋白质合成完成的位点,其他的蛋白质结合到这个区域改变或终止蛋白质的生产。这就表明,这种甲基化可能发挥着指导蛋白质合成时机及合成量的作用。“它并没有改变所要合成的蛋白质,但是它控制着合成的时机和合成量,”Jaffrey说。他说,这种机制可能对多种生理过程和疾病产生重大的影响。

Comprehensive Analysis of mRNA Methylation Reveals Enrichment in 3′ UTRs and near Stop Codons

Kate D. Meyer, Yogesh Saletore, Paul Zumbo, Olivier Elemento, Christopher E. Mason, Samie R. Jaffrey

Methylation of the N6 position of adenosine (m6A) is a posttranscriptional modification of RNA with poorly understood prevalence and physiological relevance. The recent discovery that FTO, an obesity risk gene, encodes an m6A demethylase implicates m6A as an important regulator of physiological processes. Here, we present a method for transcriptome-wide m6A localization, which combines m6A-specific methylated RNA immunoprecipitation with next-generation sequencing (MeRIP-Seq). We use this method to identify mRNAs of 7,676 mammalian genes that contain m6A, indicating that m6A is a common base modification of mRNA. The m6A modification exhibits tissue-specific regulation and is markedly increased throughout brain development. We find that m6A sites are enriched near stop codons and in 3′ UTRs, and we uncover an association between m6A residues and microRNA-binding sites within 3′ UTRs. These findings provide a resource for identifying transcripts that are substrates for adenosine methylation and reveal insights into the epigenetic regulation of the mammalian transcriptome.

文献链接:https://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2012.05.003