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全RNA与m6A修饰RNA的互作蛋白组学：系统解析与精准鉴定

一、引言

1.1研究背景

RNA作为生物体内重要的生物大分子之一，在遗传信息传递、蛋白质合成以及基因表达调控等多个关键生命活动过程中扮演着不可或缺的角色。mRNA作为遗传信息的信使，负责将DNA上的遗传密码转录下来，并将其从细胞核运输到细胞质中的核糖体，在那里指导蛋白质的合成，就像细胞内的快递员，准确无误地将信息传递到目的地。tRNA则携带特定氨基酸，根据mRNA上的编码顺序准确地添加到生长中的多肽链上，如同精密的装配工人，保障蛋白质合成的准确性。rRNA是构成核糖体的主要成分之一，而核糖体则是细胞内执行蛋白质合成的场所，是蛋白质制造的工厂。此外，一些非编码RNA如miRNA、siRNA等能够与mRNA结合，通过降解目标mRNA或抑制其翻译来调控特定基因的表达水平，对基因表达起到精细的调节作用。

在众多的RNA修饰类型中，N6-甲基腺苷（m6A）修饰是真核生物mRNA上最普遍的内部修饰。这种修饰是以S腺苷甲硫氨酸（SAM）为甲基供体，在甲基转移酶（METTL3）复合体的作用下将甲基（-CH3）转移到RNA腺嘌呤苷酸的N6位置形成。m6A修饰在不同的生物过程中发挥着重要作用，其动态变化与细胞分化、发育、脑功能以及疾病发生等密切相关。在细胞分化过程中，m6A修饰能够调节相关基因的表达，促使细胞向特定方向分化；在胚胎发育阶段，m6A修饰对于维持胚胎干细胞的自我更新和分化平衡至关重要。而且，m6A修饰的异常与多种疾病，包括癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等有着直接联系，在癌症中，m6A修饰相关酶的异常表达可能导致癌细胞的增殖、转移和耐药性的改变。

1.2研究目的与意义

本研究旨在系统分析和鉴定全RNA与m6A修饰RNA的互作蛋白组学，深入探究它们在基因表达调控网络中的作用机制。通过全面解析全RNA与m6A修饰RNA的互作蛋白组，能够揭示m6A修饰在基因表达调控中的具体分子机制，有助于完善我们对基因表达调控网络的认识，为生命科学的基础研究提供重要的理论依据。在疾病研究领域，许多疾病的发生发展与m6A修饰及相关互作蛋白的异常密切相关，研究全RNA与m6A修饰RNA的互作蛋白组学，能够为这些疾病的发病机制研究提供新的视角，有助于发现潜在的疾病诊断标志物和治疗靶点，为疾病的早期诊断和精准治疗提供有力支持。

1.3研究现状与问题

目前，对于m6A修饰的研究已经取得了一定的成果。科学家们已经鉴定出了m6A修饰的“写入”酶（如METTL3、METTL14和WTAP）、“擦除”酶（如FTO和ALKBH5）以及一些“读取”蛋白（如YTHDF家族蛋白），并且对它们在mRNA的剪接、稳定性、运输和翻译等过程中的作用有了初步的了解。通过m6A-seq/meRIP-seq技术，在全转录组范围内研究了m6A修饰位点的分布，发现m6A修饰主要发生在终止密码子附近和基因内部较长的外显子中。

然而，现有研究仍然存在一些不足之处。在全RNA与m6A修饰RNA的互作蛋白组学研究方面，虽然已经发现了一些与m6A修饰RNA相互作用的蛋白，但对于全RNA范围内与m6A修饰RNA互作的蛋白组的系统分析还相对较少，我们对这些互作蛋白在不同生物学过程中的协同作用机制了解还十分有限。对于m6A修饰与其他RNA修饰之间的相互关系以及它们如何共同调控基因表达，目前的研究也不够深入。而且，虽然已经知道m6A修饰与多种疾病相关，但在疾病模型中，全RNA与m6A修饰RNA的互作蛋白组学变化及其与疾病发生发展的具体关联，仍有待进一步深入探究。

二、全RNA与m6A修饰RNA的基础研究

2.1RNA的种类与功能概述

RNA种类繁多，主要包括mRNA、tRNA和rRNA，它们在结构和功能上各有特点。mRNA，即信使RNA，是携带遗传信息、指导蛋白质合成的模板。从结构上看，真核生物的mRNA具有5’端帽子结构和3’端多聚腺苷酸尾巴，5’端帽子结构能够增强mRNA的稳定性，保护其免受核酸外切酶的降解，还参与mRNA与核糖体的结合，促进翻译起始；3’端多聚腺苷酸尾巴则与mRNA的稳定性、转运以及翻译效率密切相关。mRNA的编码区包含一系列密码子，每三个相邻的核苷酸组成一个密码子，对应一种氨基酸，这些密码子按照特定顺序排列，决定了蛋白质的氨基酸序列。tRNA，转运RNA，在蛋白质合成过程中负责转运氨基酸。其结构呈三叶草形，由氨基酸臂、反密码子环、二氢尿嘧啶环和TΨ