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Nat Commun:RNA的甲基化与去甲基化修饰

来源:本站原创 2019-12-10 23:48

2019年12月10日 讯 /生物谷BIOON/ --德国慕尼黑的路德维希-马克西米利安大学(LMU)研究人员发现了细菌RNA中一种新型的化学修饰形式。显然,只有当细胞处于应激状态时,这种修饰才会附着在分子上,并且在恢复过程中会迅速去除。

核糖核酸(RNA)在化学形式上与DNA密切相关,而DNA是所有细胞中遗传信息的载体。实际上,RNA本身在将遗传信息转换成蛋白质的过程中起着核心作用。


(图片来源:Www.pixabay.com)

像DNA一样,RNA分子由称为核碱基的四种不同类型亚基的序列组成,它们通过糖-磷酸酯键相互连接。在所有生物中,可以对这些亚基进行选择性修饰,以调节其相互作用和功能。

现在,化学系Stefanie Kellner博士与Kirsten Jung(LMU微生物学教授)合作发现了细菌RNA的一种新颖的-生物化学上非常不寻常的修饰。当微生物受到压力时会附着修饰物,当条件恢复正常时可立即将其去除。新发现发表在在线杂志《Nature Communications》杂志上。

DNA和RNA均可通过甲基化修饰,即甲基(CH3)取代基与核苷酸的连接。另外,细菌用含有硫原子的官能团修饰RNA,作为调节蛋白质合成的一种手段。一种这样的修饰代替胞苷碱中2位的氧。在大肠杆菌中,Kellner和她的同事现已鉴定出这种改性的含硫碱的一种以前未知的形式。Kellner说:“在这种情况下,细菌在胞苷的硫基被甲基化。通过硫取代基的偶联将胞苷转化为2-甲基硫代胞苷,或简称为ms2C。”

进一步的实验表明,当细菌在压力下通过向生长培养基中添加有害化学物质或抗生素时,ms2C主要出现在RNA中。尽管这种损害会对蛋白质翻译产生负面影响,但这并不是对细菌致命的打击。

有趣的是,细菌拥有一种可以随后消除甲基化损伤的酶。该团队借助一种称为NAIL-MS(核酸同位素标记质谱联用)的相对较新的分析技术,成功地表征了修复机制。“通过这种方式,我们能够在活细胞中证明修饰的RNA不会被降解。相反,它是通过甲基酶促分离来修复的。”

由于修复过程是在RNA修饰后的1-2小时内完成的,因此研究人员认为该细胞已经“做好了准备”以应对损伤。可以想象,含硫的RNA碱基充当游离甲基的清除剂,这些游离甲基是由于压力的直接结果而产生的,从而阻止了它们修饰DNA或其他蛋白质。由于细菌细胞中充满了RNA分子,因此它们可以作为有效的排毒机制来清除反应性化学基团。(生物谷Bioon.com)


资讯出处:RNA modification: Methylation and mopping up

原始出处:Valentin F. Reichle, Dimitar P. Petrov, Verena Weber, Kirsten Jung, Stefanie Kellner. NAIL-MS reveals the repair of 2-methylthiocytidine by AlkB in E. coli. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-13565-9

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