Plant Cell | 首次繪製擬南芥mRNA和ncRNA的m5C甲基化圖譜

2021-02-23 植物科學最前沿

歡迎點擊「植物科學最前沿」↑關注我們!


近日,植物學頂級期刊Plant Cell在線發表題為「Transcriptome-Wide Mapping of RNA 5-Methylcytosine in Arabidopsis mRNAs and Noncoding RNAs」 的研究論文,利用BS-seq甲基化測序技術對擬南芥RNA進行全轉錄組的甲基化測序,並繪製了首張擬南芥RNA的m5C甲基化圖譜。

 

Figure 1. Transcriptome-Wide Mapping of m5C Using bsRNA-Seq in Arabidopsis.

 RNA作為一種最古老而又非常重要的遺傳物質,目前已發現其存在100餘種不同的化學修飾形式,這些不同的化學修飾以甲基化為主。RNA的胞嘧啶(C)在轉錄後進行甲基化修飾形成 5-甲基胞嘧啶(m5C),植物中RNA的m5C作為一種重要的修飾具有多種重要功能,例如調控植物對於脅迫的響應、參與幹細胞增殖以及RNA代謝等。該研究團隊利用BS-seq甲基化測序檢測了模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana) RNA全轉錄組中的m5C甲基化修飾,研究發現在擬南芥幼苗地上部和根部以及角果組織中的mRNA、lncRNA及其它非編碼RNA中存在上千個m5C修飾位點,這三種不同組織中m5C修飾位點數量上的差異暗示了m5C調控的組織特異性。幹擾RNA m5C甲基轉移酶 TRM4B導致mRNA和ncRNA上大量m5C的丟失,並且影響tRNA的穩定性。該研究同時還證明了m5C在植物發育過程中的重要性,如:擬南芥trm4b突變體的主根長度與野生型相比明顯縮短,同時根尖分生組織(RAM)的細胞分裂活性也降低,另外trm4b突變體對於氧化脅迫更加敏感,並且非甲基化的tRNA的穩定性降低。該研究從全基因組水平上提供了擬南芥RNA的m5C甲基化修飾圖譜,並且將這種修飾與其調控的生物學功能相結合。

 

Transcriptome-Wide Mapping of RNA 5-Methylcytosine in Arabidopsis mRNAs and Noncoding RNAs

Rakesh David, Alice Burgess, Brian Parker, Jun Li,a Kalinya Pulsford, Tennille Sibbritt, Thomas Preiss and Iain Robert Searlea

Posttranscriptional methylation of RNA cytosine residues to 5-methylcytosine (m5C) is an important modification with diverse roles, such as regulating stress responses, stem cell proliferation, and RNA metabolism. Here, we used RNA bisulfite sequencing for transcriptome-wide quantitative mapping of m5C in the model plant Arabidopsis thaliana. We discovered more than a thousand m5C sites in Arabidopsis mRNAs, long noncoding RNAs, and other noncoding RNAs across three tissue types (siliques, seedling shoots, and roots) and validated a number of these sites. Quantitative differences in methylated sites between these three tissues suggest tissue-specific regulation of m5C. Perturbing the RNA m5C methyltransferase TRM4B resulted in the loss of m5C sites on mRNAs and noncoding RNAs and reduced the stability of tRNAAsp(GTC). We also demonstrate the importance of m5C in plant development, as trm4b mutants have shorter primary roots than the wild type due to reduced cell division in the root apical meristem. In addition, trm4b mutants show increased sensitivity to oxidative stress. Finally, we provide insights into the targeting mechanism of TRM4B by demonstrating that a 50-nucleotide sequence flanking m5C C3349 in MAIGO5 mRNA is sufficient to confer methylation of a transgene reporter in Nicotiana benthamiana.

原文:點擊下面閱讀全文

您橫槍躍馬攻關課題,沒時間查新文獻,我替您查。

您朝九晚九(或更慘),沒空讀新文獻,我替您讀。

2017,讀文獻更輕鬆一點,植物科學我們更專注。

相關焦點

  • 文獻解讀 | m5C修飾通過穩定mRNA促進膀胱癌的發病
    發現了RNA m5c調控癌基因激活的前所未有的機制,為UCB提供了一種潛在的治療策略。研究表明,在生理和/或病理條件下,RNA修飾(如m6A)可調節多種細胞功能。5-甲基胞嘧啶(m5C)也被報導參與RNA代謝調控。特別是,m5C不僅在rRNA和tRNA中被檢測到,而且也在mRNA中被檢測到。
  • 中國科學家首次構建豬脂肪和肌肉DNA甲基化圖譜
    由四川農業大學和深圳華大基因研究院主導,中、美、英、加等四國共12個單位的50多位研究人員合作完成的研究成果《豬脂肪和肌肉組織的基因組甲基化圖譜》,22日在國際著名學術雜誌《自然-通訊》上發表。
  • Plant Cell:蛋白質精氨酸甲基化轉移酶SKB1是植物感知脅迫並協調...
    植物在長期的進化過程獲得了高度完整的感知和響應鹽脅迫的信號轉導途徑來協調植物的脅迫耐受及生長發育過程。目前我們對於植物如何感受土壤中鹽濃度,進而通過調節生長發育過程以適應鹽脅迫環境的分子機制還缺乏認識。中國科學院遺傳與發育生物學研究所鮑時來研究組以模式植物擬南芥為材料,利用遺傳學和生物化學等研究手段,揭示了蛋白質精氨酸甲基轉移酶SKB1在植物耐受鹽脅迫和生長發育過程中起重要作用。
  • Nature:發表野生擬南芥表觀基因組圖譜
    文章通訊作者是Salk研究所的著名教授Joseph R-cker,他是國際植物分子生物學和植物基因組學研究領域的著名學者。曾作為主要負責人之一參與了擬南芥全基因組測序工作,擬南芥全基因組功能基因T-DNA文庫構建,擬南芥功能基因全長cDNA文庫構建,擬南芥全基因組表觀遺傳學測序工作。同時,Joseph R-cker教授在植物激素研究尤其是乙烯信號轉導研究方面做出了突出貢獻。
  • Cancer Cell首次揭示lncRNA在20種癌症中的DNA甲基化改變圖譜
    近日,匹茲堡大學楊達課題組在Cancer Cell雜誌上發表了最新研究論文,系統地揭示了20種癌症中長非編碼RNA(lncRNA)的DNA甲基化改變圖譜。長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類長度超過200個核苷酸的RNA分子,來自於基因組的非編碼區域, 絕大部分的lncRNA基因功能和作用機制尚不明確。近年來多項研究表明,lncRNA在許多生物學過程中起重要作用。在正常細胞中,LncRNA表達和組織特異性的主要表觀遺傳機制(包括DNA甲基化)調控。與此同時,DNA甲基化改變已被確定為腫瘤發生的重要標誌。
  • Molecular Cell | 伊成器課題組與合作者聯合繪製人體和小鼠m6A和m6Am甲基化圖譜
    作為一種動態、可逆的RNA修飾,m6A由甲基轉移酶複合物(METTL3/METTL14/WTAP/KIAA1429/RBM15等)催化形成,由FTO和ALKBH5等去甲基化酶去修飾。此外,m6A可以被YTH家族蛋白(YTHDF1/2/3)和hnRNP蛋白(hnRNPA2B1,hnRNPC)識別,從而決定mRNA的命運並參與一系列的生物學過程調控,如調節晝夜節律、精子生成、胚胎幹細胞自我更新和分化、神經發育等生命活動。不同於m6A修飾,m6Am主要位於真核生物mRNA 5』端m7G 帽子後的第一個鹼基。
  • ...中德科學家繪製單子葉植物水稻首個根組織單細胞解析度轉錄組圖譜
    自2009年湯富酬等人在Nature Methods首次報導單細胞轉錄組測序技術以來,單細胞測序技術發展迅速。2011年,Nicholas等人開發了單細胞基因組測序技術發了單細胞基因組測序技術;2013年,湯富酬教授課題組開發出了單細胞全基因組DNA甲基化檢測技術(scRRBS)。之後,研究人員進一步開創了單細胞Hi-C、單細胞ChIP-seq、單細胞ATAC-seq技術等。
  • 首次揭示lncRNA在20種癌症中的DNA甲基化改變圖譜
    近日,匹茲堡大學楊達課題組在Cancer Cell雜誌上發表了最新研究論文,系統地揭示了20種癌症中長非編碼RNA(lncRNA)的DNA甲基化改變圖譜。長鏈非編碼RNA(lncRNA)是一類長度超過200個核苷酸的RNA分子,來自於基因組的非編碼區域, 絕大部分的lncRNA基因功能和作用機制尚不明確。近年來多項研究表明,lncRNA在許多生物學過程中起重要作用。在正常細胞中,LncRNA表達和組織特異性的主要表觀遺傳機制(包括DNA甲基化)調控。與此同時,DNA甲基化改變已被確定為腫瘤發生的重要標誌。
  • 水稻全基因組DNA腺嘌呤甲基化圖譜被繪製
    近日,中國農業科學院生物技術研究所研究員谷曉峰課題組繪製了全基因組腺嘌呤甲基化修飾圖譜,並發現其參與生長發育、光合作用、逆境適應等生物學功能。相關研究成果在線發表於《分子植物》。水稻是重要的糧食作物,培育高產、穩產、優質等綜合性狀優良的水稻品種是科學研究和生產中的重大需求。作為兩個主要亞種,秈稻和粳稻具有不同的農藝性狀,相對而言秈稻產量較高,粳稻食用品質更好。
  • 科學家繪製人腸內分泌細胞mRNA和分泌組圖譜
    科學家繪製人腸內分泌細胞mRNA和分泌組圖譜 作者:小柯機器人 發布時間:2020/5/14 23:54:02 荷蘭皇家藝術學院(KNAW)和
  • 中國人全基因組甲基化圖譜發布
    DNA甲基化是最早發現的基因表觀修飾方式之一,在維持染色體結構、X染色體失活、基因印記和腫瘤的發生中起著重要的作用。
  • 北大團隊首次單細胞水平上剖析早期胚胎甲基化動態
    ,在前期研究的基礎上,對人類植入前胚胎發育的分子機制進行深入分析,揭示了人類早期胚胎DNA去甲基化和從頭加甲基化的動態變化、父母本基因組差異甲基化等關鍵特徵,研究成果「Single-cell DNA Methylome Sequencing of Human Preimplantation Embryos」2017年12月19日發表在國際知名學術期刊《自然遺傳學》上。
  • Cell:首次繪製出果蠅全腦神經圖譜
    然而,利用當前可獲得的工具鑑定出產生簡單和複雜的行為(如行走、跳步和求偶)的神經元迴路在果蠅中是比較困難的。在一項新的研究中,為了使得對行為的神經元基礎的研究更容易控制,美國霍華德-休斯醫學研究所珍妮莉亞研究園區神經生物學家Kristin Branson和她的同事們構建出一個大型的全腦神經圖譜資料庫。這些全腦神經圖譜揭示了激活成年果蠅中的一部分神經元的行為影響。
  • Plant Cell︱植物根毛細胞命運轉換的分子基礎研究新進展
    擬南芥根表皮由根毛細胞和非根毛細胞組成,且具有位置依賴性的模式。文章連結:http://www.plantcell.org/content/early/2020/05/05/tpc.19.00773IN BRIEF 文章連結:http://www.plantcell.org/content/early/2020/05/05/tpc.20.00313推薦閱讀:Molecular
  • 劉光慧等合作繪製人類幹細胞多譜系分化和重編程多維表觀遺傳圖譜
    2020年7月7日,中國科學院動物研究所劉光慧研究組和曲靜研究組、清華大學孫前文研究組、中國科學院北京基因組研究所張維綺研究組合作在Cell Reports雜誌在線發表題為「Genome-wide R-loop landscapes during cell differentiation and reprogramming」的研究論文。
  • 【學術前沿】中科院分子植物卓越中心陳曉亞研究組繪製擬南芥葉片...
    【學術前沿】中科院分子植物卓越中心陳曉亞研究組繪製擬南芥葉片胞外囊泡脂質圖譜 2020-07-30 18:29 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
  • Mol Cell:戚益軍等擬南芥RNA介導DNA甲基化通路研究獲進展
    RNA介導DNA甲基化(RdDM)通路中,ARGONAUTE4/siRNA複合體在細胞質內組裝和選擇性進入細胞核的分子機制。DNA甲基化作為一種高等生物中保守的表觀遺傳修飾,在維持基因組穩定性,調控基因表達和介導轉基因沉默等生物過程中起著非常重要的作用。RNA介導的DNA甲基化(RdDM)是植物從頭建立DNA甲基化的重要途徑。
  • Plant Molecular Biology:擬南芥基因組水平組蛋白修飾與基因表達...
    該文章通過ChIP-chip技術, 對擬南芥基因組水平組蛋白修飾與基因表達之間的關係進行了研究。組蛋白H3的賴氨酸9位點可以被乙醯化及單、二或三甲基化,這些組蛋白的修飾狀態對基因的表達以及染色質的組織結構有一定的影響。在擬南芥中,H3K9ac幾乎毫無例外地與轉錄激活相關,而H3K9me2則主要位於組成型異染色質區。
  • 生物質譜技術為筆 繪製植物分子圖譜
    他們採用生化和高通量分析方法繪製了擬南芥30種組織的轉錄組、蛋白質組和磷酸化蛋白質組的定量圖譜,初步回答了植物所有基因中有多少能編碼蛋白,它們在植物的什麼位置進行表達,大約數量以及其被磷酸化的程度等問題。擬南芥是植物生物學和遺傳學領域的模式植物,相當於生物學中的小白鼠和果蠅。對擬南芥的研究成果可以擴展到其他有花植物上。
  • 研究闡述血液中細胞特異性的DNA甲基化改變
    近期,中國科學院上海營養與健康研究所(中國科學院-馬克斯·普朗克科學促進學會計算生物學夥伴研究所)研究員Andrew Teschendorff課題組與研究員汪思佳課題組合作,在Nature Communications上,在線發表題為A cell-type