测序知多少之MeRIP-seq

随着高通量技术的发展，转录组测序也愈发成熟，与此同时，更多的研究不满足于只关注遗传学方向，表观遗传乃至于RNA的表观遗传，越来越多的进入到研究者的视野中。在RNA甲基化测序中，研究较多的就是m6A转录组测序，MeRIP-seq。

什么是m6A

要知道什么是MeRIP-seq，我们就要先了解它所检测的m6A是什么。m6A是指腺嘌呤（A）的第6位氮（N）原子上发生的甲基化修饰。N6-甲基腺苷（m6A）是高等真核生物中mRNA和长链非编码RNA（lnRNA）上最普遍的修饰^[1]。主要发生在RRACH序列（其中R＝A或G，H＝A，C或U）中^[2,3]，在终止密码子附近、3＇非翻译区（3＇UTR）和长内部外显子中富集^[4,5]。在细菌和病毒的RNA中也发现了m6A的存在^[6,7]。m6A可以调节RNA成熟、剪切、转运、降解及翻译等代谢过程，在分子、细胞和生理水平上有助于实现多种基本生物学功能。

图1  N6-甲基腺苷（m6A）修饰

m6A的功能

自从1948年发现了DNA核苷酸中的第一种修饰^[8]，表观遗传学的概念被大众所熟知，随着后来研究的深入，表观遗传学通过调节基因表达在细胞功能中的作用变得明显起来。与DNA和蛋白质不同，RNA曾被认为不太重要，被认为仅仅是连接DNA中储存的信息和合成的蛋白质之间的一个过渡元素^[9]。直到20世纪80年代，人们才开始了解RNA分子，不仅仅是编码肽的功能。到目前为止，已经在不同类型的RNA中发现了100多种修饰^[10]。这些修饰调节着RNA代谢和相关生理过程的几乎所有方面，使它们成为转录后基因调节的关键组成部分^[9,11]。

m6A的调节因子可以分为3类：甲基化转移酶（writers）、去甲基化酶（erasers）和m6A阅读蛋白（readers）。甲基化转移酶复合物（MTC）催化m6A的甲基化过程，也被称为“写入者（writers）”。去甲基化酶，也称为“擦除者（erasers）”，可以去除m6A。m6A阅读蛋白可以识别m6A，与mRNA结合并发挥相应的功能（图2）。甲基化转移酶、去甲基化酶和m6A阅读蛋白之间的相互作用与癌症的发生发展密切相关^[12]。

图2  m6A的机制^[12]

已有研究证明m6A甲基化修饰在转录后调控中发挥作用，在调控基因表达、剪接、RNA编辑、RNA稳定性、控制mRNA降解、介导环状RNA翻译等方面扮演重要角色，这也意味着mRNA甲基化参与了多种生物学过程，如细胞分化、生物节律等，在包括肿瘤、肥胖和不育等疾病的发生发展中的作用也有报道，因此对RNA m6A甲基化修饰的研究具有重要意义。m6A修饰失调与多种人类疾病有关，因此它在各种癌症和疾病的治疗中具有潜在的治疗应用。免疫系统对于抵抗感染和癌症至关重要。

MeRIP-seq

MeRIP-seq（甲基化RNA 免疫沉淀结合高通量测序）是研究细胞内转录组表观修饰的关键技术，是一种在转录组层面研究细胞内 mRNA 以及 lncRNA甲基化定位的技术，可高精度地检测全转录组范围内的RNA 甲基化。其原理是基于m6A特异性抗体识别并结合RNA上m6A，以免疫共沉淀方法富集片段，并配合高通量测序技术，从而在转录组范围内研究发生甲基化的RNA区域。

meRIP-Seq是目前分析m6A修饰分布的最常用检测方法，可以高效的获得实验结果，对于深入研究ＲＮＡ甲基化修饰在疾病发展中的功能有重要作用。

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参考文献

1.Raghda A. Elsabbagh, Mona Rady, Carsten Watzl, Khaled Abou-Aisha & Mohamed Z. Gad. Cell Communication and Signaling volume 20, Article number: 140 (2022).

2.Bokar JA, Shambaugh ME, Polayes D, Matera AG, Rottman FM. Purification and cDNA cloning of the AdoMet-binding subunit of the human mRNA (N6-adenosine)-methyltransferase. Rna. 1997;3:1233–47.

3.Wei CM, Moss B. Nucleotide sequences at the N6-methyladenosine sites of HeLa cell messenger ribonucleic acid. Biochemistry. 1977;16:1672–6.

4.Dominissini D, Moshitch-Moshkovitz S, Schwartz S, Salmon-Divon M, Ungar L, Osenberg S, Cesarkas K, Jacob-Hirsch J, Amariglio N, Kupiec M, et al. Topology of the human and mouse m6A RNA methylomes revealed by m6A-seq. Nature. 2012;485:201–6.

5.Meyer KD, Saletore Y, Zumbo P, Elemento O, Mason CE, Jaffrey SR. Comprehensive analysis of mRNA methylation reveals enrichment in 3′ UTRs and near stop codons. Cell. 2012;149:1635–46.

6.Deng X, Chen K, Luo GZ, Weng X, Ji Q, Zhou T, He C. Widespread occurrence of N6-methyladenosine in bacterial mRNA. Nucleic Acids Res. 2015;43:6557–67.

7.Desrosiers R, Friderici K, Rottman F. Identification of methylated nucleosides in messenger RNA from Novikoff hepatoma cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 1974;71:3971–5.

8.Hotchkiss RD. The quantitative separation of purines, pyrimidines, and nucleosides by paper chromatography. J Biol Chem [Internet]. 1948;175(1):315–32.

9.Jacob R, Zander S, Gutschner T. The dark side of the epitranscriptome: Chemical modifications in long non-coding rnas. Int J Mol Sci. 2017;18(11):2387.

10. Liu C, Yang Z, Li R, Wu Y, Chi M, Gao S, et al. Potential roles of N6-methyladenosine (m6A) in immune cells. J Transl Med [Internet]. 2021;19(1):251.

11.Zhao BS, Roundtree IA, He C. Post-transcriptional gene regulation by mRNA modifications. Nat Rev Mol Cell Biol. 2016;18(1):31–42.

12.Liuer He, Huiyu Li, Anqi Wu, Yulong Peng, Guang Shu & Gang Yin. Functions of N6-methyladenosine and its role in cancer. Molecular Cancer. 2019; 18: 176.