一文讀懂：八大RNA m6A甲基化研究核心問題｜易基因

本文轉載自查看原文 2022-03-24 14:58 823

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近年來，RNA m6A甲基化作為國家自然科學基金表觀遺傳學研究的熱門領域，相關研究產出呈爆炸式增長，高分文章不斷。本期，易基因通過對什么是RNA甲基化、m6A甲基化是否可逆、m6A甲基化的識別、m6A甲基化修飾的功能、m6A甲基化的主要研究方向、m6A甲基化檢測技術工具的選擇、m6A甲基化數據挖掘思路、m6A甲基化下游實驗設計等八大核心問題進行總結，讓您一問讀懂m6A甲基化。

1、什么是RNA甲基化

RNA上修飾的種類很多，包括甲基化、羥甲基化、乙酰化等。m6A是RNA上最豐富的一種修飾，平均每條轉錄本有1~3個m6A修飾。m6A存在於大多數真核生物（包括哺乳動物、昆蟲、植物和酵母）和一些病毒的mRNA中，也存在於tRNA、rRNA、小核RNA（small nuclear RNA, snRNA）以及一些長鏈非編碼RNA。m6A甲基化（N6-methyladenosine）是指RNA分子在RNA甲基化轉移酶復合體（MTC）的作用下將甲基選擇性地添加到特定腺嘌呤鹼基上的過程。

2、m6A甲基化是否可逆？

m6A甲基化是動態可逆的。

m6A的添加（Writers）：通過m6A甲基轉移酶復合體，主要識別CDS和3’ UTR中的RRACH基序並進行修飾。（ R = G or A；H = A,C, or U）

m6A的去除（Erasers）：FTO與ALKBH5

m6A甲基轉移酶復合體的組成

3、m6A甲基化的識別

m6A的識別蛋白（Readers）：m6A可以通過招募各種識別蛋白的結合，以決定RNA的命運，從而調控細胞的功能狀態。
直接識別蛋白：以色氨酸口袋進行m6A識別
m6A結構開關（m6A structural switch）：RNA獲得m6A修飾之后二級結構打開，讓識別蛋白能夠識別
間接識別蛋白：通過直接結合識別蛋白，從而影響RNA的功能

4、m6A甲基化修飾的功能

m6A識別蛋白介導了m6A修飾對RNA的各種功能，m6A甲基化通過基因轉錄后調控，參與細胞分化、胚胎發育、X染色體失活、環境應激和各種疾病的發生發展。

細胞核內識別：介導可變剪接、RNA成熟、RNA出核
細胞質中識別：介導RNA翻譯、RNA降解、RNA穩定性

5、m6A甲基化的主要研究方向

m6A甲基化目前主要運用在分子機制的理論性研究。

6、m6A甲基化檢測技術工具的選擇

MeRIP-seq和微量MeRIP-seq用於轉錄組范圍內研究探索，並篩選目標基因。MeRIP-seq技術具有建庫簡單，技術成熟等優勢，微量MeRIP-seq具有建庫簡單，技術成熟，低起始量等優勢。易基因自主研發微量RNA甲基化檢測技術，樣本起始量可降低至10-20μg，最低僅需5μg總RNA。

微量MeRIP-seq

MeRIP-qPCR需要結合Input的qPCR結果進行分析，應用方向為后續目標基因的甲基化驗證，具有靶基因、准確性更高等優勢。

MeRIP-qPCR

7、m6A甲基化數據挖掘思路

m6A甲基化數據挖掘主要有三步：

m6A甲基化圖譜分析，整體把握m6A甲基化圖譜特征：m6A peak數量變化、m6A修飾基因數量變化、單個基因m6A peak數量分析、m6A peak在基因元件上的分布、m6A peak的motif分析、m6A peak修飾基因的功能分析
差異m6A peak分析，篩選具體差異m6A peak和基因：差異m6A peak鑒定、非時序數據的分析策略、時序數據的分析策略、差異m6A修飾基因的功能分析、差異m6A修飾基因的PPI分析、候選基因的m6A修飾可視化展示
甲基化組學&轉錄組學關聯分析：Meta genes整體關聯、DMG-DEG對應關聯、m6A修飾目標基因的篩選策略