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晋鹏

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[交流] [优秀文章推荐]中国农科院揭示植物RNA甲基化调控新机制已有1人参与

近年来，RNA甲基化修饰调控生物发育和基因表达是表观遗传研究的热点，m6A的产生机制和生物学功能已有较多研究论文发表，然而RNA上的另一种修饰m5C（5-甲基胞嘧啶）长期以来研究较少。利用m5C IP seq揭示了6045个m5C修饰富集区在拟南芥mRNA上的分布规律，发现了m5C甲基化转移酶并阐述了调控植物发育及基因表达的新机制，该成果将为进一步研究RNA甲基化调控机制及应用提供依据。

图 1. m5C RNA IP seq修饰位点鉴定

RNA作为重要的遗传物质，截至目前已有100余种不同的化学修饰形式被发现，甲基化是其中最为重要的修饰方式，RNA的胞嘧啶(C)在转录后形成 5-甲基胞嘧啶m5C，作为一种重要的RNA修饰可能具有重要的生物学调控功能。
基于验证的m5C抗体，利用改进的RNA IP seq高通量测序方法、生物信息和统计手段，揭示了m5C在mRNA的分布规律（图1）：在4465个基因中发现6045个m5C富集区域，在此基础进一步分析发现m5C主要富集在编码区，尤其在起始密码子下游和终止密码子前。并且利用LC-MS/MS 和 dot blot技术发现在拟南芥各个组织和不同的发育时期m5C修饰具有动态变化，显示了RNA甲基化调控的多样性。

图 2. 蔗糖梯度沉降及dot-blot和LC-MS/MS分离鉴定m5C

前人研究表明，tRNA和rRNA中m5C影响蛋白的翻译，该研究通过蔗糖梯度沉降方法分离不同翻译条件下的含有m5C mRNA（图 2A），利用dot blot（图 2B、C）和LC-MS/MS（图2D）分析显示分离的各个组分中ribosomal subunits (40S and 60S) 和 monosomes中m5C含量比较高，这些组分结合的mRNA 翻译活性低，显示m5C修饰可能抑制mRNA翻译。
研究团队进一步研究发现tRNA甲基转移酶TRM4B具有mRNA甲基化转移活性的活性（图3），功能缺失影响植物尤其是根部的发育，并且m5C的含量明显降低。进一步分析显示TRM4B通过影响根发育相关基因m5C的修饰，影响mRNA的稳定性来实现对基因的调控。

图 3. TRM4B具有mRNA甲基化酶活性

综上所述，该研究发现了mRNA m5C是一个在植物基因中新的表观调控marker，参与到调控植物的生长发育过程中。

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