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人類妊娠中期胎兒主要組織中RNA m~6A修飾圖譜建立

發(fā)布時(shí)間:2020-11-20 09:22
   m6A甲基化修飾是真核生物的mRNA和lincRNA上最為普遍的表觀修飾,在從酵母到人類的多個(gè)物種中都保守存在。m6A受甲基化酶METTL3/METTL14和去甲基化酶FTO/ALKBH5的密切調(diào)控,并能被YTH家族蛋白等識(shí)別。m6A可以調(diào)控信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、mRNA的翻譯、降解、可變剪接和miRNA加工等多個(gè)生理過程。m6A的失調(diào)會(huì)引起干細(xì)胞多能性變化,胚胎發(fā)育異常,甚至引起癌癥的發(fā)生。圍繞m6A修飾的研究將為相關(guān)領(lǐng)域提供理論依據(jù)和重要線索。目前針對(duì)m6A的研究多在體外培養(yǎng)細(xì)胞中進(jìn)行,對(duì)于在體的m6A,尤其是人類的不同組織的m6A研究很少。因此,我們對(duì)人類各主要組織中RNAm6A的分布和功能進(jìn)行了研究。首先,我們采集了人類胎兒的21個(gè)組織樣本,涵蓋了主要的八種組織類型:腦、肝、肺、腎、心、胃、胎盤和骨骼肌。通過我們改進(jìn)過的全RNA免疫共沉淀方法,結(jié)合二代測(cè)序技術(shù),得到各組織中的m6A全轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果。在各組織中一共測(cè)得了 90644個(gè)m6A峰(m6A peaks,m6As),其中超過一半的m6A峰是首次發(fā)現(xiàn),這些m6A所在基因與組織發(fā)育密切相關(guān)。與已發(fā)表的大腦mRNA m6A測(cè)序結(jié)果相比,我們的全RNAm6A測(cè)序結(jié)果顯示,各組織中許多m6As位于內(nèi)含子和基因間區(qū)域。接著,為了研究m6A甲基化的動(dòng)態(tài)特征,我們進(jìn)一步分析了 m6As在人體組織中的差異。通過檢查組織差異m6As的基因組分布,發(fā)現(xiàn)大約一半的組織差異m6As存在于內(nèi)含子中,提示剪接等共轉(zhuǎn)錄過程可能與組織差異m6As有關(guān)。隨后我們檢查了組織差異m6As與宿主基因表達(dá)水平的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)與組成型m6As相比,組織差異m6As的宿主基因在所有被測(cè)組織中表達(dá)水平均較低。組織差異的m6As所在基因與組織相關(guān)的發(fā)育過程等功能相關(guān),表明m6A可能在細(xì)胞分化和器官發(fā)育中發(fā)揮作用。最后,已發(fā)表工作中主要研究的是mRNA上的m6A,對(duì)lincRNA上m6A研究較少。因此我們對(duì)各組織中l(wèi)incRNA上的m6A進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)腎臟、胎盤和大腦含有最豐富的lincRNA m6As。具有m6A的lincRNA更可能有可變剪切。e-lincRNA是一類由增強(qiáng)子轉(zhuǎn)錄的lincRNA,通過分析我們發(fā)現(xiàn),在大多數(shù)組織中,一半以上的e-lincRNA被m6A修飾,這些結(jié)果提示m6As可能與eRNA功能有關(guān)。我們通過對(duì)具體的人類樣本的m6A研究,獲得了人類各組織中的m6A全轉(zhuǎn)錄組分析、組織差異m6As的基因組分布、e-lincRNA上m6A富集情況等數(shù)據(jù)。這些研究成果填補(bǔ)了這些年人類組織m6A研究的空白,豐富了人類組織中m6A的信息,對(duì)接下來m6A領(lǐng)域的研究有啟發(fā)和推動(dòng)性的功能。
【學(xué)位單位】:南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位年份】:2019
【中圖分類】:R714.5
【部分圖文】:

腺苷酸,甲基化,真核生物,堿基


首次在酵母的tRNA中鑒定出包括假尿苷在內(nèi)的十余種不同的RNA修飾。[5,??6]mRNA最常見的內(nèi)部修飾包括N6-腺苷酸甲基化(m6A)、N1-腺苷酸甲基化??(miA)、胞嘧啶羥基化(m5C)等(如圖1-1)。[7]??1??

甲基化,腺苷酸,去甲基化,結(jié)構(gòu)示意圖


第一部分:m6A的形成??已知的?N6?甲基轉(zhuǎn)移酶包括?METTL3,?METTL14,?WTAP,?RBM15,METTL16??等。從圖1-3中我們可以看到,當(dāng)從DNA轉(zhuǎn)錄生成RNA過程中,一些腺苷酸??在甲基化酶METTL3、METTL14和WTAP等作用下在第六位N發(fā)生了甲基化??修飾。在這個(gè)復(fù)雜的催化過程中,METTL3、METTL14和WTAP可以形成絡(luò)??合物共同發(fā)揮功能。METTL3是復(fù)合物的催化亞基,而METTL14則具有簡(jiǎn)并??的活性位點(diǎn),可以維持反應(yīng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)組成和催化反應(yīng)的穩(wěn)定性。這些研究闡??明了分子機(jī)制和進(jìn)化史轉(zhuǎn)錄后基因組調(diào)控中的真核生物m6A修飾。這些可以在??核酸分子上寫入m6A修飾的酶我們稱之為Writers。^,[^,[…另外^^如^酶還??4??

過程圖,腺苷酸,甲基化,去甲基化


、?\人^??u°y?n??OH?OH??m6A??圖1-2N6-腺苷酸甲基化(m6A)結(jié)構(gòu)示意圖[7]??Figure?1-2?Structure?of?N6-?adenylate?methylation?(m6A)[7]??1.1.2m6A的甲基化與去甲基化??為了精確的描述m6A這種甲基化修飾,我們分為三個(gè)部分分別介紹m6A??的發(fā)生、消除和讀取。??第一部分:m6A的形成??已知的?N6?甲基轉(zhuǎn)移酶包括?METTL3,?METTL14,?WTAP,?RBM15,METTL16??等。從圖1-3中我們可以看到,當(dāng)從DNA轉(zhuǎn)錄生成RNA過程中,一些腺苷酸??在甲基化酶METTL3、METTL14和WTAP等作用下在第六位N發(fā)生了甲基化??修飾。在這個(gè)復(fù)雜的催化過程中,METTL3、METTL14和WTAP可以形成絡(luò)??合物共同發(fā)揮功能。METTL3是復(fù)合物的催化亞基,而METTL14則具有簡(jiǎn)并??的活性位點(diǎn),可以維持反應(yīng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)組成和催化反應(yīng)的穩(wěn)定性。這些研究闡??明了分子機(jī)制和進(jìn)化史轉(zhuǎn)錄后基因組調(diào)控中的真核生物m6A修飾。這些可以在??核酸分子上寫入m6A修飾的酶我們稱之為Writers。^,[^,[…另外^^如^酶還??4??
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