Nature子刊：新技术开辟表观遗传研究新领域

　　

生物通报道  来自犹他大学Huntsman癌症研究所（HCI）的研究人员，开发了一种强有力的新技术，可在人类RNA中鉴别出一组称作RNA胞嘧啶甲基转移酶（RMTs）的酶的靶标。他们将这一技术应用于一种与人类精神发育迟滞和癌症相关的特异RMT——NSUN2上，发现并确认了大量从前未知的RMT靶标，从而表明了这一技术的效力。相关研究结果在线发表在4月21日的《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。

研究的共同作者、Huntsman癌症研究所基础科学高级主管Bradley R. Cairns 说：“虽然人们知道RMTs已有多年，然而实际上对于人体中的大多数这些酶仍是一无所知。这项新技术现在使得我们能够非常快速地鉴别每种人类RMT的直接靶RNAs，我们对于正在开展中的工作感到非常的兴奋。”

在活细胞中，RNA充当了一个重要的媒介物传递来自DNA的遗传信息。DNA转录生成RNA，随后RNA被用于编码生成控制细胞功能的酶。一种称作胞嘧啶甲基化的过程，可将甲基分子添加到DNA和RNA分子的胞嘧啶碱基上。RMTs充当催化剂，使得RNA分子特异位点发生甲基化。甲基化可以调控细胞中的遗传信息流动，并且可以改变RNA与蛋白质相互作用的方式。

由于当前用于鉴别RMT靶标的技术存在局限，目前对于RNA甲基化所知甚少。由于每个细胞中包含数百不同种类的RNA分子，通常只有一小部分是一种特异RMT的靶标，研究RNA甲基化的第一步就是要分选并富集特异RMT的精确靶RNA分子。

这项工作涉及了一种新的富集技术，利用一种特殊的“化学交联剂”将RMT物理连接到它正试图甲基化的一个RNA上。研究的共同作者、Cairns实验室成员Vahid Khoddami说：“我们的新技术利用了该酶的这种机制。我们采用的药物/交联剂看起来像胞嘧啶，因此它插入到了RNA中取代胞嘧啶。RMT将它视作是一个正常的胞嘧啶靶标，试图甲基化这种药物，并转而与RNA交联，由此我们可以确定预期甲基化的确切位置。由于我们这种基于反应的方法要求该酶既要结合RNA，又要完成甲基化作用，它大大提高了我们识别真阳性的能力。”

Khoddami 说：“这一技术为我们提供了高达200倍的富集，而在过去能有2倍的富集就要被视作是了不起的结果。事实上，对于某些RNA类型，富集甚至超过了700倍。”

在富集过程之后，再利用高通量的基因测序来分析获得的RNA样品。

Khoddami 说：“我们的富集结果本身就很了不起，而在测序过程中我们还取得了另一个重要的发现。我们发现测序以后，修饰RNA中的靶胞嘧啶超过50%的时间，似乎变成了另一种分子鸟嘌呤。测序后，你可以在一次实验中寻找这些胞嘧啶-鸟嘌呤转化，了解到确切的靶点。”

根据Khoddami所说，人体内已知有10种胞嘧啶RMTs，其中只有两种被部分确定特征。“其他八种还从未在实验室开展过研究。尽管其中的一些已被证实与癌症、不孕不育，尤其是人类遗传疾病有关联。”

“由于过去我们没有工具来分析这种RNA，这些疾病一直令我们感到困惑。现在我们获得了美妙的工具，”Khoddami说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Identification of direct targets and modified bases of RNA cytosine methyltransferases

The extent and biological impact of RNA cytosine methylation are poorly understood, in part owing to limitations of current techniques for determining the targets of RNA methyltransferases. Here we describe 5-azacytidine–mediated RNA immunoprecipitation (Aza-IP), a technique that exploits the covalent bond formed between an RNA methyltransferase and the cytidine analog 5-azacytidine to recover RNA targets by immunoprecipitation. Targets are subsequently identified by high-throughput sequencing. When applied in a human cell line to the RNA methyltransferases DNMT2 and NSUN2, Aza-IP enabled >200-fold enrichment of tRNAs that are known targets of the enzymes. In addition, it revealed many tRNA and noncoding RNA targets not previously associated with NSUN2. Notably, we observed a high frequency of CG transversions at the cytosine residues targeted by both enzymes, allowing identification of the specific methylated cytosine(s) in target RNAs. Given the mechanistic similarity of RNA cytosine methyltransferases, Aza-IP may be generally applicable for target identification.