生物通 | 新技術專欄

m6A甲基化酶的種類及功能盤點

【字體: 時間:2018年05月10日 來源:聯川生物

編輯推薦:

  上期內容詳細為大家介紹了什么是RNA堿基修飾以及m6A的前世今生,今天的文章圍繞m6A甲基化酶展開,盤點了m6A甲基化酶的種類及功能,一起來學習吧~

上期內容詳細為大家介紹了什么是RNA堿基修飾以及m6A的前世今生,今天的文章圍繞m6A甲基化酶展開,盤點了m6A甲基化酶的種類及功能,一起來學習吧~


 圖1 m6A甲基化加工過程

m6A這種甲基化修飾被證明是可逆化的,包括甲基化轉移酶、去甲基化酶和甲基化閱讀蛋白等共同參與。其中甲基化轉移酶包括METTL3/14、WTAP和KIAA1429等,主要作用就是催化mRNA上腺苷酸發生m6A修飾。而去甲基化酶包括FTO和ALKHB5等,作用是對已發生m6A修飾的堿基進行去甲基化修飾。閱讀蛋白主要功能是識別發生m6A修飾的堿基,從而激活下游的調控通路如RNA降解、miRNA加工等。

表1 RNA甲基化酶類型總結

1.m6A甲基化轉移酶

甲基化轉移酶(methyltransferase)也叫Writers,是一類重要的催化酶,能夠讓mRNA上的堿基發生m6A甲基化修飾。METTL3、METTL14、WTAP和KIAA1492都屬于m6A甲基化轉移酶的核心蛋白。這些蛋白并不是各自孤立的,而是會形成復合物(complex)共同行使催化功能。由于酵母和線蟲等生物缺少這四種核心蛋白中的一種或幾種,所以m6A甲基化修飾屬于高等真核生物獨有的堿基修飾反應。


 圖2 METTL3-METTL14蛋白復合物晶體結構示意圖

結構生物學研究表明,METTL3和METTL14這兩種蛋白有關鍵的催化結構域,兩者之間會形成雜絡物(hetero complex)。其中METTL3是具有催化活性的亞基,而METTL14會在底物識別上起到關鍵作用。另外WTAP、Vir以及其他類型的factors也是雜絡物的重要組成部分。其中WTAP在招募METTL3和METTL14起到十分重要的作用。這些蛋白無論在體內(in vivo)還是體外(in vitro)都會一起對腺苷酸進行甲基化修飾。除了人和小鼠等哺乳動物,果蠅、酵母甚至擬南芥中也發現了類似的同源蛋白(homologous protein)。

2.m6A去甲基化酶

在真核生物中,已發現的m6A去甲基化酶主要包括FTO和ALKBH5等。FTO蛋白全稱Fat mass and obesity-associated protein,屬于Alkb蛋白家族中的一員并且與肥胖相關。1999年,FTO基因首次在小鼠中被克隆。2007年,三項獨立的隊列研究分別證實當FTO基因產生突變時,會增加肥胖的風險。同樣在小鼠模型中,FTO被敲除或過表達都會顯著改變小鼠的體重。2011年,芝加哥大學何川教授在全球首次證實,無論是在DNA還是RNA中,FTO蛋白都是一種十分重要的去甲基化酶。


 圖3 FTO蛋白屬于Alkb家族,都有特定的結構域對發生甲基化的堿基行使去甲基化的催化功能

FTO蛋白在核心結構域上與Alkb蛋白家族相似,但是C端獨有的長loop與Alkb家族其他蛋白有所不同。正是這種特有的結構域使得FTO蛋白能夠對發生甲基化的單鏈DNA或單鏈RNA進行去甲基化修飾。一旦FTO基因轉錄水平發生異常,會引起多種疾病如急性髓細胞白血病等。

ALKBH5是另一種重要的去甲基化酶,能夠對細胞核中的mRNA進行去甲基化修飾,在N端有丙氨酸富集區和獨有的卷曲螺旋結構(coiled-coil structure)。在細胞系中敲低ALKBH5后,mRNA上m6A修飾水平顯著上升。

3.m6A甲基化閱讀蛋白

發生m6A修飾的mRNA想要行使特定的生物學功能,需要一種特定的RNA結合蛋白——甲基化閱讀蛋白,也叫reader。RNA pull-down實驗已經鑒定了多種閱讀蛋白,包括YTH結構域的蛋白、核不均一核糖蛋白(hnRNP)以及真核起始因子(eIF)等。這些閱讀蛋白的功能主要包括特異性結合m6A甲基化區域,削弱與RNA結合蛋白同源結合以及改變RNA二級結構從而改變蛋白與RNA的互作。


 圖3 YTH家族蛋白含有YTH521-B同源結構域和P/Q/N-rich結構域

具有YTH結構域的蛋白包括YTHDC1-2和YTHDF1-3等。YTHDF1-3主要在胞漿中特異性識別m6A修飾的mRNA,而YTHDC1-2的作用部位主要在細胞核內。這些蛋白都在C端有YTH結構域,并且能夠與m6A motif有重疊從而介導RNA特異性結合,而脯氨酸/谷氨酰胺/天冬酰胺富集(P/Q/N-rich)結構域則與亞細胞定位有關。

eIF3蛋白能夠與RNA 5’端UTR上發生m6A修飾的堿基相結合,從而促進mRNA的翻譯。這是一種幾乎獨立于傳統的eIF4的激活翻譯起始的新機制,RNA在eIF3的作用下招募43s核糖體在5’端Cap形成蛋白復合物。

HNRNPA2B1作為hnRNP家族蛋白中的一員仍然能行使閱讀蛋白的功能。與YTHDC1蛋白不同的是,HNRNPA2B1與m6A修飾的堿基不能直接結合。HNRNPA2B1除了激活miRNA初級體(pri-miRNA)下游通路外還與miRNA前體(pre-miRNA)加工有關。

今天的內容講完啦,大家記得收藏起來慢慢學習哦~

下期預告:m6A檢測方法匯總及優劣勢比較

我來說兩句
0  條評論    0 人次參與
登錄 注冊發布
最新評論刷新
查看更多評論 > >

訂閱生物通快訊

訂閱快訊:

最新文章

限時促銷

會展信息

關注訂閱號/掌握最新資訊

今日動態 | 生物通商城 | 人才市場 | 核心刊物 | 特價專欄 | 儀器云展臺 | 免費試用 | 今日視角 | 新技術專欄 | 技術講座 | 技術期刊 | 會展中心 | 中國科學人 | 正牌代理商

版權所有 生物通

Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

聯系信箱:

粵ICP備09063491號

幸运飞艇最新群二维码 湖北风采30选5走势图 六肖六码必选一肖 产业基金配资比例 江苏快三助手免费版 甘肃快三玩法说明 100万理财一年赚13万 北京11选五走势图一定牛 黑龙江22选5开奖公告 3d过滤器苹果版app下载 天天彩票