北京基因组所合作揭示RNA甲基化调控R-loop形成及转录终

2019-11-11 18:49:21

r环是一种特殊的核酸结构,由rna:dna杂交链和单链dna组成。它广泛分布于原核生物和真核生物的基因组中。r环在许多关键的生物过程中起着重要的作用,包括染色质修饰、转录调控、dna损伤修复和基因组稳定性,但其精确调控的机制仍不清楚。M6a修饰作为信使rna最丰富的修饰类型,广泛参与哺乳动物的发育、免疫、干细胞更新、脂肪分化、肿瘤形成和转移等生命过程。然而,还不清楚m6a是否可以作为r环中rna成分的原始特征来调节r环水平并进一步发挥各种生物学功能。

中国科学院北京基因组研究所任杰和清华大学科学院孙倩倩合作研究,发现m6a能稳定r环的形成,从而调节基因转录的有效终止。这一成果于10月12日在线发表在《细胞研究》杂志上,标题为M6A促进R-环形成至促进翻译终止。

研究小组首先发现,通过斑点分子杂交和免疫荧光技术敲除m6a甲基转移酶metl3显著降低了r环水平,调节作用取决于metl3甲基转移酶的活性。随后,团队成员使用高效液相色谱和质谱联用技术发现,与染色体结合rna(carna)相比,r环的rna成分具有更丰富的m6a修饰。进一步利用基于单链dna文库的dna:rna杂交链免疫层析高通量测序技术(ss drop-seq),发现下调的r-环主要集中在转录终止区,r-环的变化程度与m6a的距离和修饰水平有关。为了探索m6a在调节r环中的生物学功能,研究小组绘制了rna聚合酶转录位点的高分辨率图谱,并对myc和肌动蛋白基因进行了多种转录活性测试。发现m6a促进r环的形成是转录终止阶段的一个关键步骤,这可以防止rna聚合酶的转录被看穿。最后,团队成员构建了转录通读报告基因系统,并进一步证实m6a在通过m6a修饰位点突变形成r环和终止转录中的关键作用。

本研究发现了m6a甲基化修饰的共转录调控功能,揭示了rna甲基化修饰对染色质结构的影响,以及修饰后r环结构中rna组分对自身稳态的调控机制,解释了m6a通过稳定r环促进转录正常终止的现象,为进一步研究m6a和r环的调控机制及相应的生物学功能提供了基础的技术和理论支持。

该研究由中国科学院战略试点科技项目、国家自然科学和国家重点研究发展计划资助。



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