伊成器课题组实现新型RNA修饰m6Am甲基转移酶的鉴定

伊成器课题组实现新型RNA修饰m6Am甲基转移酶的鉴定

2018年11月28日,北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室伊成器研究组在《Cell Research》杂志在线发表了题为“Cap-specific, terminal N6-methylation by a mammalian m6Am methyltransferase”的研究论文(DOI: 10.1038/s41422-018-0117-4)。该文章鉴定了N6,2′ - O -二甲基腺嘌呤(m6Am)的修饰酶——PCIF1,为进一步研究该动态、可逆修饰的生物学功能提供了新的思路。

RNA上存在一百多种化学修饰,其中N6-甲基腺嘌呤(m6A)作为真核生物mRNA上含量最普遍的化学修饰,参与调控了很多重要的生物学过程。不同于m6A,m6Am主要位于真核生物mRNA5’端帽子之后的第一个碱基。早在1975年,科学家就鉴定到了m6Am的存在;最近研究发现m6Am也是一个动态、可逆的修饰,但其修饰酶一直未被鉴定,极大地限制了对m6Am功能机制的研究。为了鉴定该修饰酶,伊成器课题组从全细胞裂解液中通过生化手段分离并鉴定了m6Am的修饰酶,并通过体内和体外实验,证实了PCIF1的甲基转移酶活性:通过LC-MS/MS定量质谱发现PCIF1敲低细胞系中mRNA的m6Am修饰水平显著下降,通过体外生化实验表明PCIF1对带有m7G帽子结构的RNA具有最高的修饰活性。除此之外,研究还发现PCIF1在不同物种中保守性很高;例如文章还证实了小鼠PCIF1蛋白同样具有很高的甲基化活性,从而提示该甲基化酶在高等生物中都具有重要作用。

体内和体外实验验证PCIF1对m6Am的修饰活性

值得一提的是,11月24日,来自东京大学的Tsutomu Suzuki和Osamu Nureki教授在《Science》杂志在线发表了“Cap-specific terminal N 6-methylation of RNA by an RNA polymerase II-associated methyltransferase”的研究论文(Science,DOI: 10.1126/science.aav0080),也报道了这一甲基转移酶的发现与鉴定。上述两项工作完全独立完成,发表时间也仅相差四天,但是实验结论非常一致,为“RNA表观遗传学”领域提供了一个崭新的研究方向。

北京大学生命科学学院博士生孙含笑和博士生张美玲是这篇论文的并列第一作者,生命科学学院伊成器研究员是该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、科技部973计划、北京市科委和北大清华生科科学联合中心的资助。