揭示mRNA m5C的序列結構特徵和動態變化規律

中山大學生命科學學院教授張銳團隊揭示了m5C修飾在哺乳動物細胞系與組織的mRNA中的精確定位和動態變化，並表明mRNA上的m5C據有獨特的序列和結構特徵。相關研究5月7日發表在《自然-結構和分子生物學》。

奧地利因斯布魯克醫科大學教授Alexandra Lusser在同期撰寫的評述文章「Getting a hold on cytosine methylation in mRNA」中，評價張銳團隊開發的新計算方法增加了m5C檢測的精確度，進一步提供了tRNA甲基化轉移酶NSUN2介導mRNA甲基化的令人信服的證據。

據了解，5-methylcytosine（m5C）修飾廣泛存在於tRNA和rRNA中，然而對於mRNA上是否存在m5C修飾，學界存在很大的爭議。該研究通過分析發現，目前報導的「m5C」位點往往成簇存在於高GC含量區域，對針對NSUN2的RNA干擾不敏感，也無法被m5C抗體所富集，極可能是實驗引入的假陽性。

根據這一特徵，該研究建立了一套新穎的生物信息學計算流程過濾噪音，得以精確地定位mRNA上的m5C。通過進一步分析，該研究發現NSUN2依賴的m5C位點傾向於擁有一個3』富G的基序，通常位於在一個小頸環結構的底部，與其tRNA底物高度一致，揭示了mRNA m5C 序列和結構特徵的由來。

該研究發現除了NSUN2，NSUN家族其他成員不調控mRNA m5C位點，暗示除了NSUN家族成員，可能存在新的甲基轉移酶參與了不依賴於NSUN2 的mRNA m5C位點的催化。通過進一步對7個人類組織於10個小鼠組織的轉錄組測序分析，分別確認了3212與2498個高置信度位點。結果表明，在不同組織中mRNA m5C位點的數量與甲基化水平有很大差異。在人和小鼠的睾丸、肝臟、心肌和骨骼肌，mRNA上有數百個高置信度的m5C位點，而在其他的一些組織則寥寥可數。另外，這些m5C位點在人和老鼠之間並不保守，說明它們很可能是受到順式調控（cis-regulation）的。

該研究開發的方法為mRNA m5C的研究提供了新的工具；其構建的哺乳動物mRNA m5C 精確圖譜為發現mRNA上m5C修飾的調控和功能奠定了堅實的基礎。

（來源：《自然-結構和分子生物學》 張銳等）

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