圖2|七個(gè)轉(zhuǎn)錄后修飾在不同RNA亞型上的分布。顯示了轉(zhuǎn)錄后修飾在不同RNA亞種內(nèi)的分布：轉(zhuǎn)移RNA（tRNA；a部分）；核糖體RNA（rRNA;b部分）;microRNA（miRNA）和miRNA前體（c部分）；mRNA和非編碼RNA（ncRNA；d部分） 接下來，我們言歸正傳，逐一詳細(xì)介紹RNA修飾“王炸天團(tuán)”的成員們！ Part 1. RNA上6位腺苷甲基化得到N6-甲基腺苷（m6A）RNA上6位腺苷甲基化修飾是最普遍、最豐富、最具特色的RNA甲基化修飾，這種修飾存在于mRNA、lincRNAs、pri-miRNA、rRNA等RNA中。m6A修飾主要通過甲基化酶復(fù)合物對(duì)甲基進(jìn)行“書寫”(Writer)、“擦除”(Eraser)或“閱讀”(Reader)，進(jìn)而對(duì)RNA發(fā)揮調(diào)控作用。有關(guān)m6A甲基化的詳細(xì)介紹請(qǐng)閱讀公眾號(hào)前期推文“癌癥中m6A與非編碼RNA之間相互作用新見解”，本文中我們簡(jiǎn)單介紹m6A關(guān)鍵因子在癌癥中的主要作用，見下圖：
圖3|.N6-甲基腺苷機(jī)制及其在癌癥中的作用。a|S-腺苷甲硫氨酸（SAM）為METTL3-METTL14復(fù)合物甲基化提供甲基供體，F(xiàn)TO和ALKBH5可去除甲基化修飾。b|METTL3可通過mRNA的直接結(jié)合和易位到細(xì)胞質(zhì)來直接促進(jìn)翻譯。c|microRNA（miRNA）的加工和成熟通常需要N6-甲基腺苷（m6A）甲基化。d|m6A的“讀碼器”識(shí)別并決定了m6A修飾對(duì)RNA的影響。e|METTL3可被招募到特定的基因組位點(diǎn)，用以共同轉(zhuǎn)錄修飾mRNA并調(diào)節(jié)其翻譯 Part 2. RNA上5位胞苷殘基甲基化得到5-甲基胞嘧啶（m5C）m5C在rRNA，tRNA，mRNA，ncRNA和增強(qiáng)子RNA（eRNA）中均有分布，且不同RNA亞型中修飾的功能不同：tRNA中，m5C調(diào)節(jié)RNA結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，這是翻譯準(zhǔn)確性所必需的；而在rRNA中，位置2278處甲基胞嘧啶的丟失則允許終止密碼子的翻譯通讀；盡管已知mRNA可被m5C修飾，但是這種修飾的程度還是有爭(zhēng)議的。因?yàn)槭褂貌煌夹g(shù)在整個(gè)轉(zhuǎn)錄組中映射m5C的不同研究得出了截然不同的結(jié)論。 負(fù)責(zé)RNAm5C修飾的酶包括NOL1/NOP2/SUN域家族成員（NSUN）家族的7個(gè)成員，NSUN1至NSUN7和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶樣2（DNMT2）。①NSUN1和NSUN5修飾28SrRNA②NSUN3和NSUN4分別修飾線粒體tRNA和rRNA③NSUN2和DNMT2修飾細(xì)胞質(zhì)tRNA④NSUN7靶向eRNAs⑤NSUN2還可以修vtRNA和mRNA。其中，研究較為成熟的是NSUN1和NSUN2，NSUN1是一種增殖標(biāo)志物，在肺癌和前列腺癌中被上調(diào)，與不良預(yù)后相關(guān)。NSUN2首先被發(fā)現(xiàn)是小鼠皮膚細(xì)胞中MYC的靶標(biāo)，其耗竭削弱了MYC依賴性增殖。在同一項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)NSUN2在小鼠和人類皮膚鱗狀細(xì)胞癌，人類結(jié)腸癌和乳腺癌中過表達(dá)。最近研究表明，NSUN2可通過食管鱗狀細(xì)胞癌中NMR（也稱為L(zhǎng)INC01672）ncRNA的甲基化促進(jìn)腫瘤進(jìn)展。另外，有報(bào)道稱NSUN2可以通過在膀胱癌中沉積m5C來增加致癌性mRNA的穩(wěn)定性。盡管進(jìn)行了這些研究，但尚不清楚NSUN2在癌癥中的具體作用機(jī)制。
Part 3. tRNA的第1位腺苷甲基化得到N1-甲基腺苷（m1A）m1A是tRNA的主要特征，同時(shí)在28SrRNA上也發(fā)現(xiàn)了m1A。與m5C一樣，m1A在mRNA上的出現(xiàn)了相互矛盾的結(jié)果，因?yàn)檎w修飾數(shù)量的不同研究得出不同的結(jié)論。 1）TRM6-TRM61復(fù)合物是唯一已知的可在mRNA上催化m1A的甲基轉(zhuǎn)移酶，但這僅占mRNA上修飾的一小部分。研究表明，m6A讀碼器YTH蛋白家族，特別是YTHDF2可以與m1A低親和力結(jié)合，并被認(rèn)為是細(xì)胞中潛在的m1A讀碼器。如果得到驗(yàn)證，這將打開m6A和m1A修飾途徑之間廣泛串?dāng)_的可能性。 2）甲基轉(zhuǎn)移酶10同源物A（TRMT10A;也稱為TRM10）可以在tRNA催化生成m1A。 3）ALKBH1和ALKBH3可以從tRNA中清除m1A，而mRNA中唯一已知的m1A消碼器是ALKBH3。研究證明ALKBH3通過tRNA的去甲基化促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖。此外，ALKBH3通過m1A去甲基化依賴的集落刺激因子1（CSF1）維持乳腺癌和卵巢癌侵襲。
Part 4.內(nèi)部7-甲基鳥苷(m7G)m7G首先被鑒定為mRNA的0型帽結(jié)構(gòu)的一部分，同時(shí)也分布于rRNA和tRNA中，最近，在人類成熟的miRNA和miRNA前體以及mRNA的內(nèi)部進(jìn)行了檢測(cè)，也發(fā)現(xiàn)了m7G。tRNA的m7G修飾保持其結(jié)構(gòu)完整性，并由METTL1-WDR4復(fù)合體介導(dǎo)；rRNA上的m7G由Williams-Beuren綜合征染色體22區(qū)蛋白（WBSCR22；也稱為BUD23）介導(dǎo)，但其作用尚不完全清楚；在mRNA的5'UTR中富集內(nèi)部m7G，發(fā)現(xiàn)其可以促進(jìn)翻譯，并且mRNA上的內(nèi)部m7G是在壓力條件下上調(diào)的動(dòng)態(tài)修飾。 1）在人肺癌和結(jié)腸癌細(xì)胞中，METTL1可以使具有腫瘤抑制作用的pri-miRNA的特定子集（包括let-7e）甲基化，m7G是產(chǎn)生成熟miRNA并維持高水平的let-7e成熟所必需的。體外實(shí)驗(yàn)證明，METTL1的耗竭使癌細(xì)胞遷移潛力增加。 2）METTL1在不同條件下也可能是增殖的驅(qū)動(dòng)力。有研究報(bào)道METTL1是人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的潛在驅(qū)動(dòng)因子，該基因被特異性擴(kuò)增并與不良預(yù)后相關(guān)。此外，METTL1對(duì)AML細(xì)胞的生存是必需的。最近在肝細(xì)胞癌中也報(bào)道了METTL1過表達(dá)，與腫瘤抑制因子PTEN的下調(diào)和不良預(yù)后有關(guān)。 3）此外，METTL1的表達(dá)可以誘導(dǎo)對(duì)5-氟尿嘧啶的耐藥性，維持高水平的功能性tRNA可能是METTL1在癌細(xì)胞中的關(guān)鍵作用。
Part 5. RNA假尿苷化得到假尿苷假尿苷是在人類細(xì)胞的總RNA中發(fā)現(xiàn)的最豐富的修飾。于50多年前首次被發(fā)現(xiàn)，存在于大多數(shù)類別的RNA，包括mRNA。在tRNA上，假尿苷可維持其結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，并且它對(duì)于核糖體組裝是必不可少的。研究表明，特定的RNA結(jié)構(gòu)特征對(duì)于mRNA假尿苷化是必要的。在真核細(xì)胞中，有14種不同的假尿酸尿酸酶，但尚無這種修飾的消碼器或讀碼器。這些酶中的13種屬于偽尿苷合酶（PUS）家族，顯示特定的細(xì)胞定位和RNA靶標(biāo)。 1）PUS10是TNF相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TRAIL）誘導(dǎo)的p53前列腺癌細(xì)胞凋亡的介體，研究發(fā)現(xiàn)PUS10的消耗可以保護(hù)細(xì)胞免于凋亡。 2）Dyskerin假尿苷合酶1（DKC1）是小核仁核糖核蛋白復(fù)合物的一部分，并且需要RNA指導(dǎo)才能發(fā)揮其催化活性。它的主要靶標(biāo)是rRNA，snRNA，snoRNA和TERC。DKC1在許多不同類型的癌癥中過表達(dá)，其表達(dá)與前列腺癌和肺癌中的疾病進(jìn)展和不良預(yù)后相關(guān)，在肺癌患者中，DKC1與不良預(yù)后的相關(guān)性也與TERC表達(dá)水平和端粒酶活性的升高有關(guān)。
Part 7. tRNA的U34修飾在特定tRNA（tRNAUUULys，tRNAUUCGlu，tRNAUUGGln，tRNAUCCGly和tRNAUCUArg）上U34位置的轉(zhuǎn)錄后修飾在整個(gè)生命中都是高度保守的，是翻譯過程中正確解碼匹配密碼子所必需的。U34修飾物的沉積分三個(gè)步驟進(jìn)行：第一步，延伸劑復(fù)合物修飾U34以產(chǎn)生5-羧甲基尿苷（cm5U）；第二步，cm5U被轉(zhuǎn)化為5甲氧基羰基甲基尿苷（mcm5U），其由ALKBH8介導(dǎo)；最后一步，硫醇酶胞質(zhì)tRNA2硫醇化蛋白1（CTU1）和CTU2介導(dǎo)tRNAUUULys，tRNAUUCGlu和tRNAUUGGln上5甲氧羰基甲基2硫尿苷（mcm5s2U）的形成。 研究發(fā)現(xiàn)，U34修飾酶ELP1、ELP3和CTU2在人類黑素瘤中上調(diào)，特異性地增加了參與糖酵解和低氧反應(yīng)通路的蛋白的表達(dá)，包括HIF1蛋白。令人驚訝的是，U34修飾酶的消耗并不影響細(xì)胞的整體翻譯輸出，但會(huì)影響代謝因子的翻譯。此外，U34修飾酶ELP3、CTU1和CTU2在乳腺癌中也過表達(dá)。
