中國學(xué)者發(fā)表Nature Methods綜述：表觀轉(zhuǎn)錄組分析新技術(shù)
日期：2017-01-03 09:09:41
12月29日的Nature Methods雜志公布了2016年度技術(shù)：Epitranscriptome analysis（表觀轉(zhuǎn)錄組分析），來自北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的伊成器研究員受邀發(fā)表了題為“Epitranscriptome sequencing technologies: decoding RNA modifications”的綜述，介紹了真核生物mRNA上已知的幾種主要修飾的檢測技術(shù)，并對目前表觀轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)存在的挑戰(zhàn)及未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
伊成器早年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)系，2012年入選“青年千人計劃”，今年榮獲了國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目。其研究組主要致力于DNA/RNA修飾及去修飾的生物學(xué)通路、功能和機制研究。去年這一研究組也在Nature Methods發(fā)文，報道了一種通過化學(xué)標(biāo)記和富集手段，首次實現(xiàn)了免亞硫酸氫鹽處理（bisulfite-free）的5-醛基胞嘧啶（5fC）單堿基分辨率、全基因組水平測序。
表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)（epitranscriptomics，又稱“RNA表觀遺傳學(xué)”）是近年來興起的前沿科研領(lǐng)域。目前已知的轉(zhuǎn)錄后修飾已有一百多種，并且這當(dāng)中許多修飾都能夠參與真核生物基因表達(dá)的調(diào)控。在表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究當(dāng)中，RNA修飾全轉(zhuǎn)錄組水平檢測技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要。
在這篇綜述中，伊成器等人對于真核生物mRNA上已知的幾種主要修飾（包括N6-methyladenosine,N6,2’-O-dimethyladenosine, 5-methylcytidine, 5-hydroxylmethylcytidine, inosine, pseudouridine andN1-methyladenosine）的檢測技術(shù)進(jìn)行了綜述，探討了用于描述這些表觀轉(zhuǎn)錄組標(biāo)記的測序技術(shù)，比如規(guī)模，分辨率，定量特征，預(yù)富集能力和相應(yīng)的生物信息學(xué)工具。同時也針對不同檢測技術(shù)和RNA生物學(xué)新方法進(jìn)行了選擇指導(dǎo)，最后對目前表觀轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)存在的挑戰(zhàn)及未來的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
本期Nature Methods的主要內(nèi)容圍繞年度技術(shù)：表觀轉(zhuǎn)錄組分析（Epitranscriptome analysis），詳情見：2016年的年度技術(shù)是什么？Nature Methods最新公布。其中也提及了伊成器研究組在該領(lǐng)域發(fā)表的兩項化學(xué)生物學(xué)新技術(shù)。其中一篇是報道了一種通過化學(xué)標(biāo)記和富集手段實現(xiàn)全轉(zhuǎn)錄組水平上假尿嘧啶RNA修飾的單堿基分辨率測序技術(shù)CeU-Seq，并繪制了人和小鼠細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組中假尿嘧啶RNA修飾的譜圖。
研究人員為了研究哺乳動物轉(zhuǎn)錄組中的假尿嘧啶修飾，首先利用高分辨質(zhì)譜對mRNA中的假尿嘧啶修飾進(jìn)行定量，發(fā)現(xiàn)其廣泛存在于各種細(xì)胞系及小鼠的組織當(dāng)中，并且在哺乳動物mRNA中豐度相當(dāng)高。該研究繼而通過化學(xué)生物學(xué)、高通量測序等手段，發(fā)展了“CeU-Seq”—一種利用小分子化合物實現(xiàn)特異性標(biāo)記與富集的假尿嘧啶高通量測序技術(shù)。利用這一技術(shù)，該研究成功實現(xiàn)了人細(xì)胞系以及小鼠（大腦與肝臟組織）全轉(zhuǎn)錄組水平的單堿基分辨率假尿嘧啶檢測，發(fā)現(xiàn)在數(shù)千個mRNA與長非編碼RNA（lncRNA）上都含有假尿嘧啶修飾。
這項研究進(jìn)一步確定了多個可以作用于mRNA上的假尿嘧啶合成酶（其中PUS1、DKC1兩種酶之前被發(fā)現(xiàn)與線粒體肌病、先天性角化不良等人類疾病相關(guān)），并且發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄組中假尿嘧啶的含量與分布均會受到各種環(huán)境刺激的調(diào)控，呈現(xiàn)出“刺激條件特異性”的誘導(dǎo)修飾。因此，該研究不但揭示了假尿嘧啶的廣泛存在、繪制了轉(zhuǎn)錄組中假尿嘧啶RNA修飾的高清譜圖，也為這一轉(zhuǎn)錄后修飾參與基因表達(dá)調(diào)控的研究提供了重要工具、為近年來興起的“RNA表觀遺傳學(xué)”領(lǐng)域提供了新的研究方向。
