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综述解读RNA表观修饰在大脑疾病和行为控 [复制链接]

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摘要:

自从年第一种RNA修饰被发现以来,我们对RNA代谢的理解取得了很大的进展。许多修饰主要存在于非编码RNA中,但是目前兴趣主要集中在编码RNA上。在这里,我们总结RNA修饰的细胞学影响,特别是在神经精神疾病方向。我们证实了“RNA编码”的存在,类似于组蛋白密码,通过使用不同的RNA修饰来微调神经系统中基因的表达。不同于相对稳定的基因表达,RNA表观遗传学编码,又称为表观转录,可能作为精神疾病的起因或者结果,是一个动态的过程。我们讨论了表观转录的失调和大脑疾病之间潜在的连接机制,并确定了潜在的新的研究方式。

关键词:表观转录;神经精神疾病;RNA修饰

1.前言

RNA编码和解码生物体生存所必需的信息。细胞有机体利用信使RNA(mRNA)指导蛋白质的合成,这是通过核糖体来实现的通用功能。转运RNA(tRNA)将氨基酸传递到核糖体,然后核糖核酸酶P将氨基酸连接在一起生成蛋白质。随着多细胞有机体越来越复杂,RNA功能不断扩展,精细调控RNA的需求也随之出现。调控RNA的一种机制是直接通过化学修饰。这里,我们探究了RNA修饰和在大脑与行为之间的关系。

已经确定DNA中的4种主要的核苷酸被广泛地修饰,具有广泛复杂的功能性细胞学影响。自从60年前在tRNA中发现假尿苷以来,又发现了超过种RNA修饰,远远超过了天然存在于DNA中的修饰。最近越来越多的证据表明RNA修饰的功能性效应和DNA和染色质中的修饰一样复杂。此外,DNA和染色质表观遗传可以通过不改变遗传密码的方式进行修饰,是利用称为“writers”和”erasers”的两种酶来实现的。RNA修饰构成了表观遗传调控的高度动态层(如下图1)。早期的RNA修饰研究主要集中在非编码RNA(ncRNA)上。这些研究表明RNA修饰在翻译和剪切过程中至关重要。例如tRNA中的N1甲基腺苷(m1A)修饰可以稳定tRNA的结构和通过调控tRNA和多核糖体的连接来影响翻译。SnRNA中的假尿苷(Ψ)可以微调mRNA的剪切,然而rRNA中的假尿苷(Ψ)可以调节内部的核糖体进入位点(IRES)的使用,确保翻译的准确性。tRNA中的5甲基胞嘧啶(m5C)可以维持反密码子的茎环构象。最广泛的RNA修饰之一是位于mRNA5’和一些长链非编码RNA(lncRNA’s)的末端的7-甲基鸟苷修饰,所谓的5‘帽子结构,在RNA稳定性和翻译方面有重要的作用。

最近,mRNA上又鉴定了许多新的化学修饰,包括N6甲基腺苷(m6A),5-甲基胞嘧啶(m5C),5-羟甲基胞嘧啶(hm5C),肌苷(I),假鸟苷(Ψ),N1-甲基腺苷(m1A)。利用高通量测序策略将mRNA和lncRNA上的修饰定位到整个转录组中。其中一个研究最多的RNA修饰是m6A,它其实是几十年前发现的,但直到最近它的许多功能仍然未知。m6A存在于许多类型细胞的整个转录组中,在RNA的稳定性、翻译、剪切、和二级结构方面具有重要的作用。最近的研究揭示了其他的mRNA修饰的重要功能,包括假鸟苷(Ψ)介导的翻译通读,m1A相关的翻译调控和肌苷(I)诱导的重新编码。将RNA修饰对转录和翻译的影响联系起来的研究称为“表观转录组”。

2.RNA修饰

2.1N-6甲基腺苷(m6A)

自从发现FTO(脂肪量肥胖相关)蛋白是一种m6A甲基化转移酶,m6A修饰的功能及在疾病病因中的潜在作用引起了较多的

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