银杏RNA甲基化修饰(m6A)基因家族的鉴定及表达分析文献综述

 2022-04-10 10:04

1文献综述

1.1 m6A甲基化的发现及研究历程

RNA是将遗传信息从DNA传递到蛋白质的分子载体,同时也在众多的细胞机制中发挥着具有重要的调控作用。RNA转录经历多种复杂的化学修饰,以调整其结构以适应特定的分子功能。事实上,已经在细胞RNA中发现了一百多种转录后修饰,这些修饰广泛地分布在原核生物和真核生物的三种主要形式的RNA分子——tRNA,mRNA,rRNA,其中RNA甲基化是主要的修饰形式。由于mRNA化学修饰的丰度低,以及检测这种修饰的研究方法有限,在过去的几十年里,mRNA修饰在表观遗传学中的重要性一直被忽视。

真核生物中mRNA甲基化修饰可按照修饰发生的位置和修饰发生的分子种类分为三类即m6A,m7G,m5C。6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A),是在碱基A第六位N原子上发生的甲基化,在真核细胞中,m6A占所有RNA甲基化修饰的80%,广泛存在于rRNAs、mRNA、tRNAs、miRNA和 ncRNA中,几乎影响到所有方面的mRNA的代谢,包括剪接、翻译、稳定性以及 miRNA 的成熟, 可见 m6A 修饰是 mRNA 一种重要的修饰形式。

1.1 m6A分子结构图

大约40年前,m6A首先在小麦、燕麦胚芽鞘和玉米中发现,随后在病毒、苍蝇、酵母、植物、人类和其他哺乳动物中广泛鉴定。在以前的研究中,m6A修饰被认为是静态的、不可逆的。然而,在第一个m6A RNA去甲基化酶-FTO被发现之后,即证明RNA修饰是动态和可逆的(Hussain 等,2013;Saletore 等,2012)。从那时起,m6A对于调节活细胞的基因表达的重要作用得以凸显。在哺乳动物中,据研究m6A修饰率为0.1-0.4%,相当于平均每2000个核糖核苷酸中有一个m6A位点。据研究,减数分裂酵母菌的比率略高,为0.7-0.9%。在各种病毒中,每个RNA分子有1-15个m6A位点,而拟南芥每1000个核苷酸有0.5-0.7个位点,或者每活跃表达的转录本有0.7-1.0个位点。

在植物和其他真核生物中,m6A是由m6A甲基转移酶与高度保守的共识序列RRACH结合而产生的。当高度保守的GAC突变为GAU时,劳斯肉瘤病毒mRNA中的m6A不再甲基化。m6A修饰的频率在RNA内并不均匀分布,在成熟mRNA中尤其高度富集。这种修饰总是聚集在终止密码子和3rsquo;非翻译区域(UTRs),尤其是在编码序列(CDS)的3rsquo;端和3rsquo;-UTR的前四分之一(Dominissini 等,2012,2013;等,2015;等,2012;Schwartz 等,2013,2014)。在植物中,m6A同样集中在这些区域,但也存在于起始密码子中。60%以上的m6A修饰位点位于叶绿体相关蛋白的起始密码子上,某些光合作用相关基因也显示出丰富的m6A位点,表明m6A可能具有独特的光合作用相关功能(Li e等,2014b;Luo 等,2014)。研究m6A的报告称,在各种应激条件下,人类和其他哺乳动物的5rsquo;UTR中也强烈富集这种修饰。

迄今为止,对m6A的研究大多集中在人类和其他哺乳动物系统,而在分子水平上探索m6A在植物中的作用的研究却很少。

1.2 m6A甲基化的发生机制

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