什么是表觀轉(zhuǎn)錄組學？我們先來看看Wiki給的定義。
說白了，就是RNA序列中核糖核苷酸不變，典型的就是生物課上學的A、C、G和U。但是在序列中加上點修飾，這樣RNA能行使的功能作用發(fā)生了變化。能被修飾的細胞中RNA包括但不限于核糖體RNA（rRNA）、轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）、信使RNA（mRNA）和小核RNA（snRNA）。
RNA甲基化作為表觀轉(zhuǎn)錄組的重要部分之一，是指在RNA分子上不同位置的核糖核苷酸發(fā)生甲基化修飾現(xiàn)象。RNA甲基化在調(diào)控基因表達、剪接、RNA編輯、RNA穩(wěn)定性、控制mRNA壽命和降解等方面可能扮演重要角色。相對于DNA甲基化，RNA甲基化更加復雜，種類繁多，并普遍存在于各種高級生物中。
絕大部分真核生物中，mRNA在5’ Cap處存在甲基化修飾，作用包括維持mRNA穩(wěn)定性、mRNA前體剪切、多腺苷酸化、mRNA運輸與翻譯起始等。而3’ polyA發(fā)生的修飾有助于出核轉(zhuǎn)運、翻譯起始以及與polyA結(jié)合蛋白?起維持mRNA的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
這些修飾不僅發(fā)生在mRNA的頭部和尾部，在RNA的內(nèi)部也有許多甲基化修飾發(fā)生。6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine，m6A）和5-甲基胞嘧啶（C5-methylcytidine，m5C）是真核生物中最常見的兩種RNA內(nèi)部轉(zhuǎn)錄后修飾。
2011年，芝加哥大學何川教授團隊在Nat Chem Biol發(fā)表文章發(fā)現(xiàn)RNA修飾m6A是可逆的，脂肪量和肥胖相關(guān)蛋白（Fat mass and obesity-associated protein，F(xiàn)TO）介導其去除，揭示了m6A修飾潛在的動態(tài)性質(zhì)，以及其功能相關(guān)性。從此m6A的研究逐漸受到更多學者的關(guān)注和參與。
咱們用圖說明什么是m6A，就是下面兩圖中紅色的差異部分。
?共有大三類酶參與m6A修飾動態(tài)過程：甲基化轉(zhuǎn)移酶（Writers）、去甲基化酶（Erasers）和甲基化閱讀蛋白（Readers）。
甲基化轉(zhuǎn)移酶（Writers）
甲基化轉(zhuǎn)移酶（Methyltransferase）也叫Writers，是一類重要的催化酶，能夠讓mRNA上的堿基發(fā)生m6A甲基化修飾。已知Writers復合物包括甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3和METTL14、WTAP4以及其他相關(guān)蛋白，包括KIAA14295、RBM15/15B6 和 ZC3H137。
METTL3和METTL14在胚胎發(fā)育和神經(jīng)發(fā)生等不同生物過程中發(fā)揮著重要作用。METTL3可以調(diào)控細胞重編程、精子發(fā)生、T細胞穩(wěn)態(tài)及內(nèi)皮-造血轉(zhuǎn)化。METTL14是膠質(zhì)母細胞瘤種的腫瘤抑制基因，在急性髓樣白血病的發(fā)展和維持方面起到致癌作用。
去甲基化酶（Erasers）
在真核生物中，已發(fā)現(xiàn)的m6A去甲基化酶主要包括FTO和ALKBH5等。FTO蛋白全稱Fat mass and obesity-associated protein，屬于Alkb蛋白家族中的一員并且與肥胖相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TO優(yōu)先對m6A脫甲基。2011年，芝加哥大學何川教授在全球首次證實，無論是在DNA還是RNA中，F(xiàn)TO蛋白都是一種十分重要的去甲基化酶。
甲基化閱讀蛋白（Readers）
發(fā)生m6A修飾的mRNA想要行使特定的生物學功能，需要一種特定的RNA結(jié)合蛋白——甲基化閱讀蛋白，也叫Reader。RNA pull-down實驗已經(jīng)鑒定了多種閱讀蛋白，包括YTH結(jié)構(gòu)域的蛋白、核不均一核糖蛋白（hnRNP）以及真核起始因子（eIF）等。這些閱讀蛋白的功能主要包括特異性結(jié)合m6A甲基化區(qū)域，削弱與RNA結(jié)合蛋白同源結(jié)合以及改變RNA二級結(jié)構(gòu)從而改變蛋白與RNA的互作。
YTHDF1和YTHDF3協(xié)同作用可以提高目標mRNA的翻譯效率。YTHDF2在 mRNA 穩(wěn)定性方面發(fā)揮著一定的作用，提高靶點翻譯效率。YTHDC1在m6A介導的選擇性剪接方面具有重要意義。eIF3在翻譯上游發(fā)揮增強作用。兩種 HNRNP蛋白HNRNPC 和 HNRNPG 能調(diào)控含 m6A 的 RNA 轉(zhuǎn)錄本的處理，作為結(jié)構(gòu)開關(guān)藏匿m6A，使這些轉(zhuǎn)錄本更容易結(jié)合。IGF2BP采用一種m6A依賴性方式來提高目標mRNA的穩(wěn)定性和貯存。
除此之外，甲基化閱讀蛋白還參與不同的生物過程，包括腫瘤發(fā)生、血細胞生成、病毒復制、免疫應(yīng)答和脂肪生成。
RNA的腺苷部分被m6A甲基化轉(zhuǎn)移酶甲基化，如甲基轉(zhuǎn)移酶樣3/14（METTL3/14）和甲基轉(zhuǎn)移酶樣16（METTL16）。修飾后的m6A既可以被FTO和alkB同源物5（ALKBH5）擦除，也可以被介導下游RNA加工的甲基化閱讀蛋白識別。例如，甲基化閱讀蛋白YTH 6-甲基腺苷RNA結(jié)合蛋白F1（YTHDF1）可以促進m6A修飾的mRNA進行翻譯，而YTHDF2則促進mRNA降解。這樣就完成了m6A修飾動態(tài)過程。
以RNA甲基化為主要組成的表觀轉(zhuǎn)錄組學逐漸成為科研和國自然熱點，在新興起領(lǐng)域的挖掘給我們更大的空間。今天咱們先簡單聊了聊什么是m6A，后續(xù)會介紹更多關(guān)于表觀轉(zhuǎn)錄組的研究方法、思路。沃林團隊會給你的科研帶來更多新思路！
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