Nat Chem Biol丨北京大学伊成器团队开发假尿嘧啶修饰定量测序检测方法

假尿嘧啶(Ψ)是ncRNA和mRNA中大量的转录后RNA修饰。然而，人类转录组中个别Ψ位点的化学计量学测量仍未解决。

2023年3月30日，北京大学伊成器团队在Nature Chemical Biology 在线发表题为“Quantitative profiling of pseudouridylation landscape in the human transcriptome”的研究论文，该研究对人类转录组中假尿嘧啶化景观进行了定量分析。该研究开发了“PRAISE”，通过亚硫酸氢盐对Ψ进行选择性化学标记，诱导逆转录过程中的核苷酸缺失标记，以实现对人类转录组中Ψ位点的定量评估。

与传统的亚硫酸氢盐处理方法不同，该研究揭示了HEK293T细胞中2209个可信Ψ位点的中位修饰水平约为10%。通过扰动假尿嘧啶合酶，作者获得了PUS1、PUS7、TRUB1和DKC1的差异mRNA靶点，其中TRUB1靶点的修饰化学计量量最高。此外，该研究定量了PUS1催化的线粒体mRNA中已知的和新的Ψ位点。总之，该研究提供了一种敏感而方便的方法来测量转录组范围Ψ，这种定量方法将有助于阐明mRNA假尿嘧啶化的功能和机制的新兴努力。

到目前为止，已经鉴定出超过170种不同的转录后RNA修饰。假尿嘧啶(Ψ)，由假尿嘧啶合成酶(PUS)催化，是最丰富的修饰，发生在生命的所有三个领域。广泛存在于核糖体RNA (rRNA)、小核RNA (snRNA)和转移RNA (tRNA)中。在哺乳动物细胞的信使RNA (mRNA)中，它是第二丰富的。到目前为止，Ψ已被发现影响各种生物过程，包括翻译、剪接、RNA稳定性、蛋白质- RNA相互作用和对细胞环境的响应。最近，由Ψ衍生物修饰的COVID-19 mRNA疫苗的成功进一步证明了其重要性。

Ψ合成酶已被发现影响细胞活动并导致病理状况。PUS7介导的假尿嘧啶化可以通过改变mTOG tRNA衍生片段的性质来影响帽依赖蛋白的翻译。此外，它还可以抑制胶质母细胞瘤中tRNAs的密码子特异性翻译。PUS1, PUS7和RPUSD4被发现可以调节替代的pre-mRNA加工。一些PUS的功能是独立于其活性的，例如，PUS10被报道促进pri-miRNA的加工，TRUB1调控miRNA let-7的成熟步骤。Ψ合成酶的突变与各种人类疾病有关，包括线粒体肌病和智力残疾。

文章模式图（图源自Nature Chemical Biology ）

修饰检测方法的进步极大地促进了人们对RNA修饰的研究和理解。利用N-环己基-N'-β乙基碳二亚胺对p-tosylate (CMCT)的选择性化学标记策略已经开发出来，以在引物扩展分析中识别Ψ 。这种化学反应也已与高通量测序相结合，从而能够在转录组范围内检测Ψ。除了CMCT，还提出了其他化学方法来实现对Ψ的选择性反应。最近，基于纳米孔的直接RNA测序已被开发用于分析RNA修饰，包括Ψ。该研究开发了“PRAISE”，通过亚硫酸氢盐对Ψ进行选择性化学标记，诱导逆转录过程中的核苷酸缺失标记，以实现对人类转录组中Ψ位点的定量评估。

与传统的亚硫酸氢盐处理方法不同，该研究揭示了HEK293T细胞中2209个可信Ψ位点的中位修饰水平约为10%。通过扰动假尿嘧啶合酶，作者获得了PUS1、PUS7、TRUB1和DKC1的差异mRNA靶点，其中TRUB1靶点的修饰化学计量量最高。此外，作者定量了PUS1催化的线粒体mRNA中已知的和新的Ψ位点。总之，该研究提供了一种敏感而方便的方法来测量转录组范围Ψ，这种定量方法将有助于阐明mRNA假尿嘧啶化的功能和机制的新兴努力。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41589-023-01304-7

转自：“iNature”微信公众号

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