云序生物最新“RNA甲基化”研究匯總—m5C篇
RNA甲基化是表觀遺傳學領域的研究熱點，也是Nature, Science級別文章的寵兒。隨著RNA甲基化研究的深入，一類新的RNA甲基化修飾方式再次掀起科學界的熱點話題,它就是5-甲基胞嘧啶（m5C）RNA甲基化修飾，其在tRNA和rRNA中高豐度穩(wěn)定存在。已證實其功能涉及調控干細胞應激、細胞毒性應激、mRNA出核和植物細胞發(fā)育及基因表達等方面。云序生物作為RNA甲基化研究的先驅者，也是市面上唯一提供m5C RNA甲基化測序服務的公司。今天我們承接上期的m6A甲基化，繼續(xù)為大家?guī)韒5C甲基化的最新研究匯總。
1. Nature：m5C調控干細胞功能和壓力應激
影響因子：40.14
蛋白質合成是所有細胞的一個基本過程，但其在發(fā)育、干細胞和癌癥中的精確調控作用尚不清楚。利用m5C RNA甲基化測序技術，該研究團隊發(fā)現NSun2在胞嘧啶-5 (m5C)上的轉錄后甲基化tRNA是抑制總蛋白合成的一種新機制，從而確定了m5C RNA甲基化作為調節(jié)總蛋白合成和細胞命運的重要途徑。NSun2介導的甲基化保護tRNA不被剪切成非編碼的5' tRNA片段，從而促進蛋白質翻譯和分化。外部應激刺激抑制NSun2的活性，導致其切割成5' tRNA片段，然后降低人類細胞中的蛋白質合成。抑制鱗狀腫瘤中的轉錄后甲基化促進干細胞功能和腫瘤發(fā)生。然而，細胞毒性應激后需要重新激活m5C RNA甲基化途徑才能退出特定的翻譯抑制程序。因此，激活RNA甲基化或抑制tRNA切割對腫瘤起始細胞響應細胞毒性應激的存活至關重要。
圖1. m5C RNA甲基化調控干細胞功能
2.Cell Research：m5C調控mRNA出核
影響因子：14.81
該研究團隊首先利用m5C RNA甲基化測序和生物信息分析技術，揭示了mRNA m5C的分布規(guī)律，并繪制了精細的m5C修飾圖譜，發(fā)現m5C主要分布于CG富集區(qū)域。通過分析對比人和小鼠不同組織，發(fā)現m5C在mRNA上的分布特征在哺乳動物中十分保守，而在不同組織中修飾的基因具有特異性。研究發(fā)現，NSUN2（Writer）蛋白是主要的mRNA m5C甲基轉移酶，其活性依賴于C271和C321位點，且NSUN2功能缺失導致mRNA的出核受到抑制。進一步研究指出，出核調控蛋白ALYREF（Reader）通過第171位賴氨酸特異性結合m5C修飾位點，從而促進mRNA出核。
圖2. m5C調控mRNA出核
3. Genome Biology：小鼠胚胎干細胞和腦組織中廣泛存在m5C修飾
影響因子：11.91
因斯布魯克醫(yī)科大學的研究團隊利用m5C RNA甲基化測序和熒光定量技術研究發(fā)現在mRNA和非編碼RNA存在大量的m5C甲基化位點，并且在不同樣本中的數量和分布存在較大差異。與腦組織相比，ESCs（embryonic stem cells）中甲基化mRNA的多樣性更高。GO分析表明，甲基化在高度增殖的ESCs細胞中富集，預測與細胞周期、RNA和染色質修飾有關；而在腦組織中，甲基化轉錄本在與離子轉運和突觸功能相關的類別中富集。特別在ESCs中，大多數在ESCs中被甲基化的位點在腦組織樣本中沒有甲基化。因此，研究人員認為可能是不同細胞類型的RNA的差異甲基化參與了調節(jié)特定RNA在轉錄和翻譯方面的特性。
圖3.小鼠ESCs和腦組織m5C RNA甲基化比較
4. Molecular Plant：擬南芥m5C RNA甲基化譜
影響因子：9.33
中國農業(yè)科學院的谷曉峰課題組通過對擬南芥m5C RNA甲基化的探究，揭示了植物RNA甲基化調控新機制。研究人員利用RIP測序方法揭示了6045個m5C甲基化富集區(qū)在擬南芥mRNA上的分布規(guī)律。同時發(fā)現了m5C甲基轉移酶并闡述了調控植物發(fā)育以及基因表達的新機制。該研究揭示了m5C作為植物基因中新的表觀調控標志物，參與植物生長發(fā)育過程的調控，研究成果為進一步探究RNA甲基化調控機制及應用提供依據。
圖4. RNA-seq驗證基因的上調和下調
5.The Plant Cell：擬南芥mRNA和非編碼RNA m5C甲基化譜
影響因子：8.23
該研究團隊采用m5C RNA甲基化測序對擬南芥中m5C甲基化的轉錄組定量作圖，結果在擬南芥三種組織類型（果實、幼芽和根）的mRNA、lncRNA和其它ncRNA中發(fā)現了1000多個m5C修飾位點。三種組織之間甲基化位點的定量差異提示m5C修飾的組織特異性。干擾RNA m5C甲基轉移酶TRM4B導致mRNA和ncRNA上m5C位點丟失并降低tRNAAsp(GTC)的穩(wěn)定性。研究人員還證明了m5C在植物發(fā)育中的重要性，因為trm4b突變體由于根尖分生組織中的細胞分裂減少而具有比野生型更短的初級根。另外，trm4b突變體顯示對氧化應激的敏感性增加。
圖5. 利用bsRNA-Seq檢測擬南芥中m5C修飾水平
云序相關產品推薦：
往期回顧
國內首篇10分以上m6A RNA甲基化測序文章---云序生物助力！
云序客戶12分頂級文章，教你如何巧用RIP測序玩轉分子機制！
Genome research:不同RNA m5C甲基化修飾存在巨大差異
Plant Cell:擬南芥發(fā)現全新m6A RNA去甲基化修飾酶
Molecular cell:m1A RNA甲基化測序新方法--m1A-MAP
Hepatology: m6A RNA甲基化酶METTL3促肝癌發(fā)展新玄機
Nature重磅：m6A RNA甲基化參與造血干細胞發(fā)育關鍵環(huán)節(jié)
Cancer cell:何川教授再發(fā)現m6A RNA甲基化重要功能
Genome Biology:利用測序數據發(fā)表RNA甲基化10分文章
上海云序生物科技有限公司
Shanghai Cloud-seq Biotech Co.,Ltd
地址：上海漕河涇高新技術開發(fā)區(qū)欽州北路1066弄
電話：021-64878766
網站：www.cloud-seq.com.cn
郵箱：market@cloud-seq.com.cn
