云序生物最新“RNA”甲基化研究汇总--m6A修饰之植物篇-技术前沿-资讯-生物在线
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云序生物最新“RNA”甲基化研究汇总--m6A修饰之植物篇

作者：上海云序生物科技有限公司 2021-10-29T15:40 (访问量:2804)

"text-decoration-line: underline; margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; font-size: 17px; letter-spacing: 0.544px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">5.3双荧光素酶实验
验证两基因互作，研究相应的分子调控机制。
5.4 ChIP-seq
筛选或验证目标蛋白与DNA互作，研究相应的分子调控机制。

云序生物服务优势
优势一：发表10分以上文章最多的m6A RNA甲基化测序服务平台。云序已累计支持客户发表53+篇高水平文章，合计影响因子460分+，是国内支持发文最多、累计影响因子最高的公司。
优势二：至今完成4000+例 m6A测序样本，全面覆盖医口、农口等各类样本。
优势三：全面检测mRNA和各类非编码RNA（circRNA，lncRNA，Pri-miRNA等）。
优势四：独家提供m6A一站式服务：m6A整体水平检测、m6A测序、MeRIP-qPCR验证、RIP和RNA pull-down等。
优势五：率先研发超微量MeRIP测序技术，RNA量低至500ng起。
优势六：国内最全的RNA修饰测序平台，提供m6A、m5C、m1A、m7G、m3C、m6Am、O8G、ac4C乙酰化和2'-O-甲基化测序。

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, RNA m6A甲基化是RNA最关键的内部修饰之一，是真核生物丰富和调节遗传信息的一种保守的转录后机制。m6A修饰具有多种生物学功能，如调控mRNA翻译、转录以及稳定性等。目前，已在多种植物中发现这种RNA修饰，参与调控不同植物的各方面生物学功能。其中，拟南芥作为植物界中研究RNA甲基化修饰的先行者，许多学者将它作为研究对象，并与最新m6A甲基化测序技术结合，证实到RNA甲基化广泛存在于拟南芥各个发育期，并揭示了RNA甲基化相关酶在特殊发育时期，如开花，叶片形成，种子发育，根部生长等过程中发挥重要作用。除了拟南芥，在其他植物中如番茄、小麦、玉米以及高粱等均发现了RNA m6A甲基化修饰。在此，我们主要综述了RNA m6A修饰在不同植物中的分布，及其对植物各方面的调控作用，为您带来植物领域的RNA甲基化研究进展。

一、不同植物中RNA m6A修饰研究进展
1. m6A与马铃薯/水稻：RNA去甲基化可以提高水稻和马铃薯植株的产量和生物量

发表期刊：Nat Biotechnol

发表日期：2021年7月22日

影响因子：54.908

文章链接：RNA demethylation increases theyield and biomass of rice and potato plants in field trials
m6A修饰在植物中是必不可少的。在这里，作者证明了在水稻中表达转基因人RNA去甲基化酶FTO可以使温室条件下的粮食产量增加3倍以上。在田间试验中，转基因FTO在水稻和马铃薯中的表达使产量和生物量增加了约50%。此外，FTO的存在促进了根分生组织细胞增殖和分蘖芽的形成，提高了光合效率和抗旱性，但对成熟细胞大小、茎分生组织细胞增殖、根直径、株高或倍性没有影响。FTO介导了植物RNA中大量的m6A去甲基化(在poly(A) RNA中约7%的去甲基化，在非核糖体核RNA中m6A下降约35%)，诱导染色质开放和转录激活。因此，调控植物RNA m6A甲基化是一种很有前景的策略，可以显著提高植物的生长和作物产量。
图1. 转基因表达FTO提高了水稻和马铃薯的产量和生物量
图1. 转基因表达FTO提高了水稻和马铃薯的产量和生物量

2. m6A与番茄（Solanum lycopersicum）：RNA甲基化组揭示了m6A介导的DNA去甲基化酶基因SlDML2在番茄果实成熟中的调控作用

发表期刊：Genome Biol

发表日期：2019年8月6日

影响因子：13.583

文章链接：RNA methylomes reveal the m6A-mediated regulation of DNA demethylase gene SlDML2 in tomato fruit ripening
在这篇文章中，发现番茄果实成熟过程中，mRNA m6A甲基化表现出与DNA甲基化相似的动态变化。RNA甲基组分析表明，m6A甲基化是番茄果实mRNA中普遍存在的修饰，且m6A位点富集于终止密码子周围和3'UTR区。在具有DNA超甲基化的成熟缺陷表观突变体无色非成熟(Cnr)的果实中，有1100多个转录本显示m6A水平升高，而只有134个转录本显示m6A水平降低，表明m6A的整体水平升高。m6A沉积通常与转录本丰度呈负相关。进一步分析表明，Cnr突变体果实m6A甲基化整体增加与受DNA甲基化调控的RNA去甲基化酶基因SlALKBH2表达减少有关。有趣的是，SlALKBH2能够结合番茄果实成熟所需的DNA去甲基化酶基因SlDML2的转录本，并通过m6A去甲基化调节其稳定性。 SlALKBH2的突变降低了SlDML2 mRNA的丰度，延缓了果实的成熟。本研究发现了一个新的调控成熟关键基因的基因层，并在果实成熟过程中DNA甲基化和mRNA m6A甲基化之间建立了必要的分子连接。
图2. 番茄果实中转录组m6A甲基化谱

图2. 番茄果实中转录组m6A甲基化谱

3. m6A与水稻（Oryza sativa）：m6A修饰在水稻感染病毒过程中的动态变化

发表期刊：Genome Biol

发表日期：2021年6月24日

影响因子：13.583

文章链接：The dynamics of N6-methyladenine RNA modification in interactions between rice and plant viruses
m6A是真核生物中最常见的RNA修饰，被认为是一种新的表观遗传标记，参与多种生物过程。m6A调控几种主要人类病毒性疾病的模式和功能已经有报道。然而，m6A在植物病害暴发中的分布模式和作用尚不清楚。在此，作者分析了两种破坏性病毒感染水稻植株中的m6A修饰情况。发现m6A甲基化主要与病毒感染水稻植株中表达不活跃的基因有关。作者还检测到同一基因上不同的m6A峰分布，这可能是水稻条纹病毒和水稻黑条纹矮病毒感染之间存在不同抗病毒模式的原因。有趣的是，病毒感染后水稻m6A甲基化水平增加。一些抗病毒途径相关基因，如RNA沉默、耐受和基本抗病毒植物激素代谢相关基因，也被m6A甲基化，且m6A甲基化水平与其相对表达水平密切相关。综上，本文揭示了m6A修饰在水稻与病毒相互作用过程中的动态变化，这可能是水稻基因表达的主要调控策略，强调了m6A修饰在植物和病毒相互作用中的重要性，特别是在调控关键途径中相关基因的表达。
图3. RBSDV或RSV感染水稻植株中m6A甲基化组的Circos图

图3. RBSDV或RSV感染水稻植株中m6A甲基化组的Circos图

4. m6A与毛果杨（Populus trichocarpa）：利用纳米孔直接RNA测序技术对白杨茎分化木质部RNA m6A修饰进行单碱基分辨率的定量分析

发表期刊：Genome Biol

发表日期：2021年6月7日

影响因子：13.583

文章链接：Quantitative profiling of N6-methyladenosine at single-base resolution in stem-differentiating xylem ofPopulus trichocarpa using Nanopore direct RNA sequencing
目前还没有一种完善的方法可以在单碱基分辨率下对每个转录本进行m6A的鉴定，这对评估m6A丰度是必要的。作者开发了一种新的方法，称为Nanom6A，用于在单碱基分辨率下鉴定和定量m6A修饰，使用基于XGBoost模型的纳米孔直接RNA测序。并使用MeRIP-Seq和m6A-REF-seq验证了此方法，证实了较高的准确性。利用这种方法，作者进行了毛果杨茎分化木质部中转录组范围的m6A修饰定量分析，揭示了不同的可变聚腺苷酸化(APA)量会导致不同的m6A修饰比例。
图4. 毛果杨茎分化木质部m6A修饰的定量分析
图4. 毛果杨茎分化木质部m6A修饰的定量分析

5. m6A与拟南芥（Arabidopsis thaliana）：拟南芥m6A reader CPSF30-L识别FUE信号，调控液体样核体中聚腺苷化位点的选择

发表期刊：Mol Plant

发表日期：2021年4月5日

影响因子：13.161

文章链接：Arabidopsis N6-methyladenosine reader CPSF30-L recognizesFUE signals to control polyadenylation site choice in liquid-like nuclearbodies
植物m6A表观转录组修饰的生物学功能尚不完全清楚。CPSF30-L是聚腺苷酸化因子CPSF30的主要亚型，由CPSF30-S和一个m6A结合的YTH结构域组成。CPSF30-L的生物学作用及其在选择性聚腺苷酸化中结合m6A功能的分子机制尚不清楚。在这里，作者揭示了CPSF30-L是拟南芥m6A的“reader”，其m6A结合功能是花卉的转型和脱落酸(ABA)响应所必需的。此外，CPSF30-L的m6A结合活性增强了液体样核体的形成，其中CPSF30-L主要识别m6A修饰的远上游元件，调控聚腺苷酸化位点的选择。CPSF30-L的缺失会延长三个表型相关转录本的3'非翻译区，从而加速它们的mRNA降解，导致开花晚和ABA敏感。本研究揭示了m6A驱动植物相分离和聚腺苷酸化的新分子机制。
图5. m6A驱动拟南芥发生相分离和聚腺苷酸化

图5. m6A驱动拟南芥发生相分离和聚腺苷酸化

6. m6A与玉米（Zea mays）：玉米中受m6A修饰的转录本发生自然变异

发表期刊：Plant Physiol

发表日期：2020年1月

影响因子：8.343

文章链接：Natural Variation in RNA m6A Methylation and Its Relationship with Translational Status
在本研究中，作者对两个玉米(Zeamays)自交系转录组范围内的m6AmRNA分布和多聚体分析进行了平行分析，以评估m6A修饰与翻译状态的整体相关性。m6A位点广泛分布于数千个蛋白编码基因中，局限于一个共识基序内，主要富集于3’UTR区，且m6A修饰在调节替代聚腺苷酸位点的选择中发挥作用。更重要的是，m6A修饰根据其强度和基因位置显示了与翻译状态的多方面相关性。此外，在m6A修饰中观察到大量的种内变异，这种自然变异部分是由基因特异性表达和选择性剪接驱动的。总之，这些发现为鉴定玉米中受m6A修饰的转录本提供了宝贵的资源，并为更好地理解m6A在介导基因表达调控中的自然变异铺平了道路。
图6 玉米自交系B73中m6A修饰对翻译的影响
图6 玉米自交系B73中m6A修饰对翻译的影响

7. m6A与小麦（Triticum aestivum）：敏感和抗病小麦品种的m6A全转录组测序揭示了参与病毒-宿主相互作用途径的品种特异性m6A修饰

发表期刊：Front Microbiol

发表日期：2021年5月26日

影响因子：5.640

文章链接：Transcriptome-Wide N6-Methyladenosine (m6A) Profiling of Susceptibleand Resistant Wheat Varieties Reveals the Involvement of Variety-Specific m 6 AModification Involved in Virus-Host Interaction Pathways
m6A甲基化已经被证明与植物对病原体的抗性有关。然而，小麦(Triticum aestivum) 全转录组m6A谱及其在小麦抗小麦黄花叶病毒(WYMV)中的潜在生物学功能尚未见报道。这项研究是首次鉴定两个不同抗WYMV小麦品种的转录组m6A修饰谱。通过对m6A-MeRIP-seq数据的分析，作者在WYMV感染的抗病小麦品种(WRV)和WYMV感染的敏感小麦品种(WSV)中鉴定出25752个共有m6A峰和30582个共有m6A基因，这些峰主要富集在编码序列3‘UTR区和终止密码子中。GO分析和RNA测序数据显示，m6A和mRNA水平均发生显著变化的基因与植物防御反应有关。作者通过MeRIP-qPCR和RT-qPCR进一步验证了m6A和mRNA水平的变化。本研究证明了m6A甲基化在小麦抗WYMV中的作用，为RNA发生m6A甲基化在小麦抗RNA病毒感染中的潜在功能作用提供了坚实的基础。
图7. 两个小麦品种m6A甲基化修饰情况

图7. 两个小麦品种m6A甲基化修饰情况

8. m6A与高粱（Sorghum bicolor）：甜高粱mRNA发生m6A修饰并调控其耐盐性

发表期刊：Plant Science

发表日期：2021年3月

影响因子：4.729

文章链接：Analysis of N6-methyladenosine reveals a new important mechanism regulating the salt tolerance of sweet sorghum
植物中m6A修饰的研究主要集中在拟南芥的生长发育上。然而，拟南芥是一种盐敏感模式植物。因此，有必要对m6A修饰在高耐盐作物的盐胁迫响应中的作用进行研究。甜高粱是一种能源和饲料作物，非常适合在盐碱地生长。探讨m6A在甜高粱中的修饰对阐明作物的耐盐机理具有重要意义。在本研究中，作者检测了在耐盐性不同的两个高粱基因型(耐盐的M-81E和盐敏感的Roma)中m6A的修饰。甜高粱在盐胁迫下的m6A修饰发生了剧烈的变化，特别是在Roma中，一些耐盐相关转录本的m6A修饰增加，导致mRNA稳定性增强，进而参与了甜高粱耐盐性的调控。虽然m6A修饰对甜高粱的耐盐性具有重要的调控作用，但其调控活性受初始m6A修饰水平的限制。此外，在M-81E和Roma中，m6A修饰的差异远远大于基因表达水平的差异，且更敏感。综上所述，耐盐基因转录本上m6A修饰的数量和程度可能是决定和评估作物耐盐性的重要因素。
图8. 甜高粱中RNA m6A修饰情况

图8. 甜高粱中RNA m6A修饰情况

9. m6A与白菜（Brassica rapa ssp. chinensis）：高温胁迫下白菜的甲基化组学分析

发表期刊：Plants (Basel)

发表日期：2020年8月22日

影响因子：3.935

文章链接：Transcriptome-Wide N6-Methyladenosine (m6A) Methylome Profiling of Heat Stress in Pak-choi ( Brassica rapa ssp. chinensis)
最近的研究表明，RNAm6A修饰影响mRNA的转录、定位、翻译、稳定性、剪接和核输出。然而，转录组m6A谱及其在白菜热胁迫中的潜在生物学作用尚缺乏足够的资料。通过MeRIP-seq获得白菜中RNA m6A修饰的第一个转录组全谱。同时，通过分析Input测序数据获得转录组数据。发现在正常组(CK)和热应激组(T43)中鉴定出11252个m6A共有峰和9729个含有m6A的共有基因。且CK组和T43组中，m6A峰均在3’UTR区高度富集。大约80%的基因有一个m6A位点。m6A峰的共识基序为AAACCV (V: U/A/G)。此外，关联分析发现m6A的甲基化程度与转录水平存在一定的相关性，说明m6A在基因表达中起一定的调控作用。
图9. m6A 的甲基化程度与转录水平存在一定的相关性

图9. m6A 的甲基化程度与转录水平存在一定的相关性


二、小结
m6A是真核生物中最常见的mRNA修饰类型，它对RNA的剪接、输出、稳定性和翻译具有重要的调节作用。随着研究的深入，人们发现了m6A修饰在植物中的重要作用。本文主要综述了m6A修饰在不同品种植物中的最新研究进展，发现在多种植物中均存在m6A修饰并调控相关功能。m6A修饰在植物中发挥多种功能，如3’UTR加工、mRNA稳定性以及植物生长发育等。此外，在生物（病毒感染）/非生物（盐胁迫、热刺激、干旱胁迫）应激响应方面也参与了多条途径的调控。随着m6A检测技术的发展，期望未来能在更多物种中发现m6A甲基化修饰，全方面的揭示RNA修饰对于生物体的调控作用。

云序生物 m6A 修饰研究五大模块

01 m6ARNA修饰测序
m6A RNA修饰测序（m6A-meRIP-seq）
对m6A RNA甲基化，目前最流行的检测手段为m6A-Seq技术，适用于m6A RNA甲基化谱研究，快速筛选m6A RNA甲基化靶基因。云序可提供mRNA和多种非编码RNA的m6A测序：
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