北京大学Nature子刊解析表观遗传修饰

　　

生物通报道  来自北京大学的研究人员报道称，他们采用化学下拉（pulldown）方法揭示出了哺乳动物转录组的动态假尿嘧啶化 (pseudouridylation)。这一重要的研究成果发布在6月15日的《自然化学生物学》（Nature Chemical Biology）杂志上。

领导这一研究的是北京大学生命科学学院伊成器(Chengqi Yi)研究员，其主要研究领域是通过化学生物学、结构生物学、高通量测序等手段，对核酸修饰的生物功能及其生理调控机制进行研究。

与表观遗传功能相关的一些核酸化学修饰，提供了基因组序列之外的一些关键基因调控信息。除了已确定在DNA中发挥重要作用的5-甲基胞嘧啶(5mC)以外，近年来还鉴别出了包含5-羟甲基胞嘧啶（5hmc）、5- 甲酰基胞嘧啶(5fC)及5- 羧基胞嘧啶(5caC)的更为复杂和动态的DNA表观遗传调控网络。最近一些研究人员还证实了RNA也存在6-甲基腺嘌呤（6-methyladenosine）和假尿嘧啶（pseudouridine,Ψ）等动态修饰。发现这些新的化学修饰触发了表观遗传学领域新信息的爆炸式增长。

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Ψ是科学家们发现的第一批以及最丰富的转录后RNA修饰之一。它存在于广泛的细胞RNAs中，并且跨物种高度保守。尽管人们已在tRNA和rRNA对Ψ开展了广泛的研究，由于缺乏有效的方法尚未探索其在mRNA中的存在情况以及潜在功能（延伸阅读：Cell颠覆传统认知：出人意料的mRNA修饰）。

在这篇新文章中，研究人员报告称他们通过定量MS分析，证实在哺乳动物mRNA中Ψ比以往认为的要普遍得多（Ψ/U比值大约为0.2–0.6%)。他们开发了一种称作为N3-CMC富集假尿嘧啶测序(CeU-Seq)的化学标记和下拉方法，鉴别出了1,929个人类转录物中的2,084个Ψ位点，其中存在于核糖体RNA和EEF1A1 mRNA中的4个Ψ位点通过生物化学方法得到了验证。

研究人员证实一种已知的Ψ合酶hPUS1对人类mRNA起作用；CeU-Seq证实在压力之下存在诱导的、压力特异性的mRNA假尿嘧啶化。应用CeU-Seq检测小鼠转录组他们揭示出了保守的、组织特异性的mRNA假尿嘧啶化。

新研究中采用的这些新方法使得可以全面地分析全转录组假尿嘧啶化，由此为开展Ψ-介导的表观遗传调控功能研究提供了有价值的工具。

（生物通：何嫱）

作者简介：

伊成器

科研领域描述
主要通过化学生物学、结构生物学、高通量测序等手段，对核酸修饰的生物功能及其生理调控机制进行研究。一方面，核酸的化学修饰对许多重要生命过程（比如5-甲基胞嘧啶及其氧化产物对基因表达及细胞发育过程、RNA编辑对选择性剪接及蛋白质翻译过程等等）都有着广泛而深远的影响；另一方面，异常的核酸修饰（比如DNA及RNA损伤）则会导致细胞衰老、死亡及致癌性变异等严重后果。因此，我们将通过灵敏、高效的检测手段的建立，对许多核酸修饰的产生及调控过程进行研究，并对其生物功能进行阐述。具体的研究内容包括：（1）新颖RNA修饰对小分子RNA（microRNA）及长链非编码RNA（lincRNA）功能的影响及机理；（2）碱基切除及核苷酸切除DNA修复通路在防止细胞衰老及癌变过程中的分子机制；（3）以核酸修饰为机理的表观遗传学。

教育经历
2010 - 2011 , 博士后 , 核酸生物学 , 芝加哥大学
2005 - 2010 , 理学博士 , 化学生物学 , 芝加哥大学
2001 - 2005 , 理学学士 , 化学 , 中国科学技术大学

工作经历
2012 - 至今 , 研究员 , 北京大学

荣誉
“青年****”（第二批）入选者 , 2012
IUPAC Prize for Young Chemists , 2011
Chemistry Alumni Graduate Fellowship , 2009

生物通推荐原文摘要：

Chemical pulldown reveals dynamic pseudouridylation of the mammalian transcriptome

Pseudouridine (Ψ) is the most abundant post-transcriptional RNA modification, yet little is known about its prevalence, mechanism and function in mRNA. Here, we performed quantitative MS analysis and show that Ψ is much more prevalent (Ψ/U ratio ~0.2–0.6%) in mammalian mRNA than previously believed. We developed N3-CMC–enriched pseudouridine sequencing (CeU-Seq), a selective chemical labeling and pulldown method, to identify 2,084 Ψ sites within 1,929 human transcripts, of which four (in ribosomal RNA and EEF1A1 mRNA) are biochemically verified. We show that hPUS1, a known Ψ synthase, acts on human mRNA; under stress, CeU-Seq demonstrates inducible and stress-specific mRNA pseudouridylation. Applying CeU-Seq to the mouse transcriptome revealed conserved and tissue-specific pseudouridylation. Collectively, our approaches allow comprehensive analysis of transcriptome-wide pseudouridylation and provide tools for functional studies of Ψ-mediated epigenetic regulation.