代谢组学相关--核酸甲基化修饰质谱分析

产品介绍
表观遗传变异指在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因或蛋白表达发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。包括DNA/RNA 修饰、组蛋白共价修饰、基因沉默、染色质重塑和 RNA 编辑等等。
DNA和RNA上的化学修饰称之为核酸修饰。与DNA相比，已发现的RNA修饰则复杂得多，多达100多种。RNA修饰不仅有甲基化或羟甲基化，还有脱氨基、转糖基化、乙酰化、、硫醇化、氧化、核糖基化、甲酰化等。RNA 修饰在mRNA、microRNA、tRNA、rRNA、lncRNA等多种RNA中广泛存在。

研究表明多种DNA和RNA修饰主动参与了多种生命过程的调控，包括胚胎发育、器官分化等。这些修饰失调有可能会导致人类疾病，甚至死亡。

DNA甲基化
DNA甲基化是最早发现的基因表观修饰方式之一，真核生物中的甲基化仅发生于胞嘧啶，即在DNA甲基化转移酶（DNMTs）的作用下使CpG二核苷酸5’-端的胞嘧啶转变为5’-甲基胞嘧啶（5-mC）。DNA甲基化修饰是一种重要的表观遗传学修饰现象，最初是由Ruppel在1989年于结核杆菌的DNA中发现的。经过研究表明，DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。甲基化通常抑制基因表达，去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达。

RNA甲基化
我们都知道中心法则的信息流是从DNA到RNA，并翻译为蛋白质，由此可见RAN在生物系统中起着重要的作用。迄今为止已发现150多种RNA修饰。RNA甲基化修饰约占所有RNA修饰的60%以上，而m6A是高等生物mRNA和lncRNAs上最为丰富的甲基化修饰。在真核生物中，5’端的Cap以及3’的ployA修饰在转录调控中起到了十分重要的作用，而mRNA的内部修饰则用于维持mRNA的稳定性。mRNA最常见的内部修饰包括N6-腺苷酸甲基化（m6A）、N1-腺苷酸甲基化（m1A）、胞嘧啶羟基化（m5C）等。

m6A（N6-methyladenosine，6-甲基腺嘌呤）是真核生物mRNA最常见的一种转录后修饰，占到RNA甲基化修饰的80%，成为近几年大热的研究方向。m6A修饰是由多蛋白组成的复合体完成的，该复合体中最早被鉴定到的是METTL3，METTL14和WTAP。其中，METTL3定位在细胞核中，是催化m6A修饰的酶，也有文章报道细胞质中的METTL3能发挥独立于酶活性的功能，促进mRNA的翻译。而METTL14虽然与METTL3同源，却缺少酶的催化活性结构域，被认为是通过提供RNA结合平台来提高METTL3的催化活性。WTAP也不具备催化酶的活性，其功能主要是帮助METTL3/METTL14复合体定位到核小斑（nuclear speckles）中。

早在上世纪70年代，就已经在真核生物的mRNA和lncRNA中发现了m6A修饰。已知绝大部分真核生物中， mRNA 5’UTR区域发生的甲基化修饰，在mRNA剪接、编辑、稳定性、降解、多腺苷酸化等方面发挥重要功能；而3’UTR区域发生的甲基化修饰有助于mRNA的出核转运、翻译起始以及与polyA结合蛋白一起维持mRNA的结构稳定。研究发现，microRNA、circRNA、rRNA、tRNA和snoRNA上都有m6A修饰的发生。

目前在转运RNA (Transfer RNA, tRNA) 上发现的修饰种类最多，会有各种各样的碱基修饰行为。tRNA修饰有助于提高翻译效率，维持其三叶草折叠二级结构的稳定性。人类的核糖体RNA（rRNA）上有超过200个碱基修饰位点，而剪切体RNA（spliceosomal RNA）上也有超过50个碱基修饰位点。

核酸修饰应用
核酸修饰介导各种生物学过程，包括胚胎发育和基因调控，基因组印迹，分化和X染色体失活等。因此，对核酸修饰的研究有助于对表观遗传的理解。核酸修饰相关的生物学过程以及修饰的模式与疾病状态的相关性有助于临床诊断和治疗。


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