在RNA分子中鉴定出超过150种RNA修饰。转录组分析是解码这些化学修饰的潜在功能的关键步骤之一。N7-甲基鸟苷（m7G）是tRNA，rRNA和mRNA 5'cap中存在的最丰富的修饰之一，并且在调节RNA加工，代谢和功能中具有关键作用。除了其在mRNA中的帽位置外，还在内部mRNA区域中鉴定了m7G。然而，其在内部mRNA区域内的转录组范围的分布和动态调节仍然未知。
2019年9月13日，中国科学院北京基因组研究所杨运桂及杨莹共同通讯在Cell Research在线发表题为"Dynamic methylome of internal mRNA N7-methylguanosine and its regulatory role in translation"的研究论文，该研究建立了m7G单核苷酸拆分交联和免疫沉淀与测序（m7G miCLIP-seq）方法，以特异性检测内部mRNA m7G修饰。
使用这种方法，研究人员发现m7G在5'UTR区域和富含AG的环境中富集，这是在不同的人/小鼠细胞系和小鼠组织中保守的特征。引人注目的是，内部m7G修饰在H2O2和热休克处理下均受到动态调节，在CDS和3'UTR区域具有显著的积累，并且在促进mRNA翻译效率方面起作用。总之，该研究结果揭示了内部mRNA m7G甲基化组的动态特征，并突出显示m7G作为一种新的表观转录组标记，在翻译中具有调节作用。
自从发现第一个修饰的核苷以来，已经鉴定出超过150种不同的RNA修饰。其中，N6-甲基腺苷（m6A）是真核信使RNA（mRNAs）中最常见和最丰富的修饰。5-甲基胞嘧啶（m5C）和N1-甲基腺苷（m1A）也是沿着真核mRNA发生的两种修饰； m5C位于翻译起始位点（TIS）的下游区域，m1A富集于起始密码子周围的第一个剪接位点的上游。mRNA m5C修饰，由NSUN2催化并由ALYREF和YBX1蛋白特异性结合，已经显示对于mRNA稳定性，核 -细胞质穿梭和翻译以及氧化应激反应是必需的。mRNA m1A，尽管其特定的催化和功能识别蛋白仍然不清楚，已经表明在促进翻译起始，并成为应对血清饥饿和热休克条件的潜在重要调节因子。
miCLIP-seq提供比传统MeRIP-seq更高的分辨率
除上述RNA甲基化外，N7-甲基鸟苷（m7G）也是转移RNA（tRNA）可变环，真核18S核糖体RNA（rRNA）和mRNA分子帽位置中最常见的修饰之一，同时，在原核生物，真核生物和古菌中都是保守的。
m7G的转录组图谱揭示了人mRNA中起始密码子附近内部m7G的富集
含有m7G的tRNA亚群主要在酵母和小鼠中被鉴定。这种修饰由酵母中的Trm8 / Trm82复合物和人的METTL1 / WDR4复合物催化，并且在几个tRNA中的位置46（m7G46）处发现。据报道，m7G46在快速tRNA衰变途径中对tRNA水平的维持至关重要。在嗜热栖热菌中，m7G46起着稳定tRNA三倍体的作用。此外，在酿酒酵母中，m7G46已被确定为至关重要。另外，最近的一项研究报道，敲除小鼠胚胎干细胞中m7G46 tRNA甲基转移酶复合物会损害神经谱系分化并影响翻译过程。
m7G甲基化组显示人和小鼠之间的保守性
m7G在真核18S rRNA中也是保守的，在酵母中的1575位和人中的1639位，这种修饰由酵母中的Bud23 / Trm112复合物和人中的WBSCR22 / TRMT112复合物合成。
m7G帽修饰首次在真核生物mRNAs上进行鉴定，并且在进化上是保守的。在转录的早期阶段，这种修饰由几乎所有RNA聚合酶II（Pol II）靶基因上的RNMT / RAM甲基转移酶复合物催化。实际上，m7G帽通过由CBP80和CBP20组成的帽结合复合物（CBC）在细胞核中被识别，其主要介导m7G帽功能：用于mRNA输出，稳定性，剪接，转录，翻译和无义介导的衰变。所有这些研究都强调了m7G在细胞中mRNA，rRNA和tRNA命运中的重要作用。值得注意的是，最近的一项研究发现，在高等真核生物的内部mRNA中存在m7G修饰，有多项研究已经证实。
内部m7G促进PCNA mRNA翻译
在本研究中，研究人员尝试建立一种高通量技术，通过单核苷酸拆分交联和免疫沉淀测序（miCLIP-seq）检测m7G。结合抗m7G抗体免疫沉淀富集和紫外（UV）交联，研究人员成功地分析了内部mRNA m7G修饰，在哺乳动物细胞和脑组织中5'UTR及富含AG的区域富集。
引人注目的是，引人注目的是，内部m7G修饰在H2O2和热休克处理下均受到动态调节，在CDS和3'UTR区域具有显著的积累，并且在促进mRNA翻译效率方面起作用。此外，内部m7G促进mRNA翻译，如通过对HeLa和293T细胞的m7G修饰的mRNA以及内源PCNA及其外源小基因报告基因的翻译效率分析所证明的。总之，这些发现揭示了高等真核生物中的内部mRNA m7G甲基化组，并且m7G可能作为翻译和应激反应潜在重要的新型表位转录组标记。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41422-019-0230-z
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