单分子RNA测序同时检测多个RNA碱基修饰

【字体: 时间:2021年10月13日 来源:生物通

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  大阪大学的一个研究团队提出了一种单分子量子测序仪,能够检测microRNA中的RNA碱基修饰,如N6-甲基腺苷(m6A)或5-甲基胞苷(5mC)。

  

当一个基因被转录成RNA后,构成RNA分子的碱基就会发生修饰,从而影响其结构和功能。对这些变化的研究被称为表观转录组学(epitranscriptomics)。这些碱基修饰可以发生在大多数类型的RNA分子上,包括microRNA。

近年来,表观转录组学一直是个活跃的研究领域。然而,人们面临的主要问题是缺乏测序方法来绘制整个转录组的RNA碱基修饰。

如今,大阪大学的一个研究团队提出了一种单分子量子测序仪(single-molecule quantum sequencer),能够检测microRNA中的RNA碱基修饰,如N6-甲基腺苷(m6A)或5-甲基胞苷(5mC),这些修饰与癌细胞增殖和抑制有关。

这篇题为“Single-molecule RNA sequencing for simultaneous detection of m6A and 5mC”的文章于9月底发表在《Scientific Reports》杂志上。通讯作者是大阪大学的Masateru Taniguchi教授和Hideshi Ishii教授。

microRNA是小的非编码RNA分子,通过干扰和抑制基因的表达发挥调节作用。对microRNA的碱基修饰可能影响它们的加工方式以及它们抑制目标的效率,从而改变它们的功能。因此,这些修饰对理解RNA的功能很重要,但以往证明很难检测。

大阪大学的研究人员首先从结直肠癌细胞中分离出microRNA,然后对单个RNA分子进行测序。根据各个碱基独特的电导值,量子测序器利用电流来区分碱基。由于化学修饰会改变碱基的电导率,这种方法可用来识别任何类型的核苷酸修饰。

在此,他们关注了两种常见的修饰m6A和5mC,分别是在腺嘌呤核苷(A)和胞嘧啶核苷(C)上添加了一个甲基。利用单分子量子测序仪,研究小组观察到的修饰比例与其他方法计算出的结果相似,但其他方法每次只能检测到一种修饰。

不仅如此,他们观察到的结果还表明,这两种类型的修饰能够相互影响。m6A修饰的存在似乎促进了5mC修饰。第一作者Takahito Ohshiro解释说:“5mC甲基化的比例通常受到甲基化和去甲基化酶活性的影响,因此我们的结果表明,m6A修饰可以促进或抑制这些酶的活性。”

这项工作为各种类型的RNA碱基修饰的测序提供了一个强大的新工具。“我们的方法能够对表观转录组中的甲基化位点进行全面分析和检测,”Masateru Taniguchi教授称,“这有助于加深对这些甲基化事件及其机制的理解,改变RNA生物学的前景,并迎接一个新时代。”

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Ohshiro, T., Konno, M., Asai, A. et al. Single-molecule RNA sequencing for simultaneous detection of m6A and 5mC. Sci Rep 11, 19304 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-98805-z

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