DNA甲基化作為重要的表觀遺傳學(xué)標(biāo)記,研究的非常廣泛。與DNA相對應(yīng),在RNA水平也存在著多種化學(xué)修飾,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的就有100種以上,在編碼和非編碼RNA上都存在。常見的幾種mRNA上的化學(xué)修飾如下圖所示
上圖來自以下文獻
Epitranscriptome sequencing technologies: decoding RNA modifications
https://www.nature.com/articles/nmeth.4110
m6A是其中最常見,數(shù)量最多的一種轉(zhuǎn)錄后修飾,不僅在mRNA上存在,在tRNA, rRNA, lncRNA上也都存在,只不過研究最多的是mRNA上的m6A。m6A這個名字來源于發(fā)生甲基化修飾的位置
腺苷酸第6位的N上發(fā)生了甲基化修飾,即N6-methyladenosine, 簡稱m6A。隨著m6A的大熱,科學(xué)家們對其生物學(xué)過程和功能已經(jīng)有了一個基本的認知和了解, 圖示如下
上圖來自以下文獻
A Review in Research Progress Concerning m6A Methylation and Immunoregulation
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2019.00922/full
作為一個可逆的生物學(xué)過程,相關(guān)的酶有以下3類
RNA甲基化轉(zhuǎn)移酶,由多種蛋白亞基構(gòu)成的復(fù)合物,識別靶標(biāo)RNA,使其發(fā)生m6A修飾,已經(jīng)明確的亞基包括METTL3, METTL14, WTAP等。
去甲基化酶,識別已經(jīng)發(fā)生了m6修飾的位點,將其還原為正常的腺苷酸,實現(xiàn)m6A的可逆, 已經(jīng)識別的去甲基化酶包括FTO和ALKBH5。
與發(fā)生了m6A修飾的位點相結(jié)合,構(gòu)成復(fù)合體,介導(dǎo)其實現(xiàn)功能,最經(jīng)典的Readers蛋白為YTH蛋白家族,包括YTHDF1, YTHDF2等等。不同的Reads介導(dǎo)m6A位點發(fā)揮不同的下游功能, 包括RNA的轉(zhuǎn)運,mRNA穩(wěn)定性,可變剪切等多種過程。
研究轉(zhuǎn)錄組m6A修飾有多種技術(shù),示意如下
圖a表示m6A-seq, 和chip_seq類似的技術(shù),用抗體富集發(fā)生了m6A修飾的fragment, 然后和input樣本相比較,通過peak calling識別發(fā)生了m6A修飾的區(qū)域, 該技術(shù)通量高,但是分辨率不夠,只能夠定位到m6A修飾位點附近200nt左右的區(qū)域,無法達到單堿基的分辨率;圖b表示PA-m6A-seq, 加入4SU加強交聯(lián),同時將T堿基變成U堿基,用365nm紫外線進行交聯(lián),解交聯(lián)之后,酶切成20-30nt的片段,通過序列比對可以識別m6A位點附近30nt左右的區(qū)域,提高了分辨率,進一步查看30nt窗口內(nèi)的堿基序列,可以精確定位發(fā)生m6A修飾的位點, 該技術(shù)只能檢測與4SU操作位點附近的m6A, 距離遠的位點無法檢測到;圖c表示miCLIP, 是PA-m6A-seq的加強版, 客服了距離限制, 在保證單堿基分辨率的基礎(chǔ)上可以識別到更多的m6A位點;圖d表示m6A-LAIC-seq, 加入內(nèi)參ERCC,可以對基因的m6A修飾水平進行定量。
目前, m6A-seq仍然是最常見的研究m6A修飾的技術(shù),分析內(nèi)容包括數(shù)據(jù)質(zhì)控,比對基因組,peak calling, peak基因注釋,差異peak分析,motif預(yù)測等等,大部分分析內(nèi)容和chip_seq, atac_seq是重疊的,只不過針對RNA序列,會有一些特有的軟件,后續(xù)文章中會詳細介紹。
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