何川教授新发Nature综述:mRNA修饰介导的基因调控

【字体: 时间:2016年11月08日 来源:生物通

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  N6-methyladenosine(m6A)是真核生物mRNA上最常见的一种转录后修饰,介导了超过80%的RNA碱基甲基化。这种可逆的 mRNA甲基化修饰非常普遍,出现频率大约是3-5个残基/mRNA。m6A的研究发现开辟了真核生物转录后基因调控的新领域。

  

生物通报道:在分子生物学的中心法则中,遗传信息从DNA、RNA流向蛋白。基因组DNA和组蛋白上都存在可逆的表观遗传学修饰,这些修饰可以调控基因的表达,并由此决定细胞的状态,影响细胞的分化和发育。近年来人们发现,mRNA和其他RNA上也存在类似的调控机制。

N6-methyladenosine(m6A)是真核生物mRNA上最常见的一种转录后修饰,介导了超过80%的RNA碱基甲基化。这种可逆的 mRNA甲基化修饰非常普遍,出现频率大约是3-5个残基/mRNA。m6A的研究发现开辟了真核生物转录后基因调控的新领域。著名华人学者,芝加哥大学的何川(Chuan He)教授最近在Nature Reviews Molecular Cell Biology杂志上发表文章,探讨了这种mRNA修饰介导的转录后基因调控。

何川教授主要从事化学生物学、核酸化学和生物学、遗传学等方面的研究。近年来在甲基化修饰,尤其是5hmC和m6A等方面获得了许多重要的发现。迄今已在Nature,Science等国际权威学术期刊发表了大量论文。曾荣获美国癌症研究青年科学家奖,凯克基金会医学研究杰出青年学者奖等多个奖项,并当选为顶级生命医学研究院HHMI研究员。

人们已经鉴定了特异性识别m6A的蛋白,并对其进行了功能分析。研究显示,m6A是一种细胞加速mRNA代谢和翻译的修饰。在细胞分化、胚胎发育和压力应答等过程中,m6A将mRNA分组进行加工、翻译和衰变,进而指引它们各自的命运。何川教授还在文章中指出,m1A(N1-methyladenosine)、m5C(5-methylcytosine)、假尿嘧啶(pseudouridine)与m6A一同形成表观转录组,编码一个控制蛋白质合成的新层面。

YTHDF是m6A的读取蛋白,YTHDF的结合会改变m6A RNA的翻译效率和稳定性。然而,人们还不了解YTHDF蛋白是如何造成m6A RNA降解的。中科院和复旦大学的研究团队八月二十五日在Nature Communications杂志上发表文章,揭示了YTHDF蛋白的作用机制。(更多信息请参见:中科院、复旦Nature子刊解析RNA甲基化

m6A修饰与人类疾病关系密切,但科学家们对m6A起到的具体作用还知之甚少。约翰霍普金斯大学和中山大学的研究人员发现,低氧条件通过m6A去甲基化诱导乳腺癌干细胞表型。这项研究发表在三月二十一日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。(更多信息请参见:中大学子与学术牛人解析RNA修饰与癌症干细胞

目前的m6A分析方法主要是把methyl-RNA免疫沉淀和测序结合起来,称为MeRIP-Seq或者m6A-Seq。这种方法只能将m6A残基定位在100–200 nt的转录本区域中,无法在全转录组水平上鉴定m6A的精确位置。去年六月美国康奈尔大学的研究团队在Nature Methods杂志上发表了一种名为miCLIP的新技术。这种技术可以很方便的获得单核苷酸分辨率m6A图谱。(更多信息请参见:Nature Methods:RNA甲基化的高分辨率分析

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:Post-transcriptional gene regulation by mRNA modifications

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