RNAEpigenetics..docx

RNA表观遗传——伊成器Outline：I．A brief history of epigeneticsII. N6-methyladenosine（m6A）重点：Writer、erasers、reader、检测方法、功能discoveries of two m6A demethylases (erasers)identification of the methyltransferase(s) (writers)How to detect transcriptome-wide m6A? (sequencing tools)Functional relevance: role of m6A in mESCsReaders: m6A binding proteins Beyond reader proteins: indirect read-outSummary of the m6A partIII. epitranscritpome sequencing 中心法则：DNA—RNA—Protein每一个过程都有相应的表观遗传修饰表观遗传修饰的特征：不改变DNA序列；表型差异；遗传性I．A brief history of epigenetics1.发展Conrad Waddington(1942):EpigeneticsDevelopment is epigenetic核移植技术的发展 体外改变细胞命运表观遗传学组分生物化学的研究：2.DNA的表观遗传修饰 5-甲基胞嘧啶在高等生物中比较普遍的DNA修饰方式主要是胞嘧啶甲基化，在DNA甲基转移酶（DNMT）的作用下生成5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，5mC）。去甲基化可以通过Tet家族双加氧酶，转化成5-羟甲基胞嘧啶（5hmC），Tet双加氧酶可以将5mC和5hmC氧化成5-胞嘧啶羧基（5caC），之后5caC会被胸腺嘧啶DNA糖基化酶（TDG）识别并消化哺乳动物DNA上第5个碱基在动物中特异性的在CpG二核苷酸中发现人中CpG的70-80%的胞嘧啶（C）是甲基化的功能：通过甲基将蛋白质结合到其同源的DNA序列，直接干预，影响转录因子的结合；通过招募与5mC结合的蛋白来压缩染色质3.组蛋白表观遗传修饰通过组蛋白的修饰来调节基因的表达表观遗传修饰三元件：writer reader eraserWhere is RNA epigenetics？DNA isn’t the only decorated nucleic acid in the cell. Modifications to RNA molecules are much more common and are critical for regulating diverse biological processes.II. N6-methyladenosine（m6A） RNA epigenetics 的最好的发现腺嘌呤第6位氮原子上的甲基化修饰 (N6-methyladenosine, m6A) 是高等生物mRNA中含量最为丰富的在进化上保守的修饰之一。m6A修饰具有序列特异性、甲基化位点选择性及修饰水平动态性特征，由RNA m6A甲基转移酶复合物WTAP/METTL3/METTL14催化形成及去甲基化酶ALKBH5和FTO催化去甲基化，并被结合蛋白YTHDF2和YTHDC1识别。m6A修饰调控靶基因mRNA的稳定性及选择性剪切。discoveries of two m6A demethylases (erasers)早在四十年前，人们就发现信使RNA上存在着腺嘌呤上的甲基化修饰（m6A）。这种m6A修饰非常普遍，出现频率大约是3-5个残基/mRNA。不过当时人们并不清楚这种修饰有何功能。2007年研究人员发现了A novel family of RNA/DNA demethylase，FTO， the fat mass and obesity associated 第一个发现的m6A去甲基化酶2011年研究者们发现，一种被称为FTO（fat mass and obesity-associated protein）的酶能够催化m6A去甲基化。在这篇文章中，研究人员通过体外模拟生理环境下的去甲基化反应条件，将FTO的野生型和突变型蛋白分别与甲基化底物共同孵育，利用质谱和高效液相技术，对多种甲基化形式进行探索，最终发现FTO对单链RNA上的m6A具有去甲基化功能。同时，体内实验验证，在FTO基因敲除细胞中mRNA中的m6A水平升高；相反，在FTO过表达细胞中mRNA中的m6A水平降低；而m6A甲基化酶METTL3的表达均未受到影响。免疫荧光实验证实FTO存在于细胞核中，且与编码RNA加工相关的核