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RNA的甲基化與去甲基化修飾

作者：佚名來源：生物穀日期：2019-12-11

導讀

德國慕尼黑的路德維希-馬克西米利安大學(LMU)研究人員發現了細菌RNA中一種新型的化學修飾形式。顯然，隻有當細胞處於應激狀態時，這種修飾才會附著在分子上，並且在恢複過程中會迅速去除。

關鍵字： RNA | 甲基化 | 去甲基化

核糖核酸(RNA)在化學形式上與DNA密切相關，而DNA是所有細胞中遺傳信息的載體。實際上，RNA本身在將遺傳信息轉換成蛋白質的過程中起著核心作用。

像DNA一樣，RNA分子由稱為核堿基的四種不同類型亞基的序列組成，它們通過糖-磷酸酯鍵相互連接。在所有生物中，可以對這些亞基進行選擇性修飾，以調節其相互作用和功能。

現在，化學係Stefanie Kellner博士與Kirsten Jung(LMU微生物學教授)合作發現了細菌RNA的一種新穎的-生物化學上非常不尋常的修飾。當微生物受到壓力時會附著修飾物，當條件恢複正常時可立即將其去除。新發現發表在在線雜誌《Nature Communications》雜誌上。

DNA和RNA均可通過甲基化修飾，即甲基(CH3)取代基與核苷酸的連接。另外，細菌用含有硫原子的官能團修飾RNA，作為調節蛋白質合成的一種手段。一種這樣的修飾代替胞苷堿中2位的氧。在大腸杆菌中，Kellner和她的同事現已鑒定出這種改性的含硫堿的一種以前未知的形式。Kellner說：“在這種情況下，細菌在胞苷的硫基被甲基化。通過硫取代基的偶聯將胞苷轉化為2-甲基硫代胞苷，或簡稱為ms2C。”

進一步的實驗表明，當細菌在壓力下通過向生長培養基中添加有害化學物質或抗生素時，ms2C主要出現在RNA中。盡管這種損害會對蛋白質翻譯產生負麵影響，但這並不是對細菌致命的打擊。

有趣的是，細菌擁有一種可以隨後消除甲基化損傷的酶。該團隊借助一種稱為NAIL-MS(核酸同位素標記質譜聯用)的相對較新的分析技術，成功地表征了修複機製。“通過這種方式，我們能夠在活細胞中證明修飾的RNA不會被降解。相反，它是通過甲基酶促分離來修複的。”

由於修複過程是在RNA修飾後的1-2小時內完成的，因此研究人員認為該細胞已經“做好了準備”以應對損傷。可以想象，含硫的RNA堿基充當遊離甲基的清除劑，這些遊離甲基是由於壓力的直接結果而產生的，從而阻止了它們修飾DNA或其他蛋白質。由於細菌細胞中充滿了RNA分子，因此它們可以作為有效的排毒機製來清除反應性化學基團。