大家好,这里是专注表观组学十余年,领跑多组学科研服务的易基因。 2023年02月22日,《美国国家科学院院刊》(Proc Natl Acad Sci USA)期刊发表了题为“Conserved reduction of m6A RNA modifications during aging and neurodegeneration is linked to changes in synaptic transcripts”的研究论文,该研究通过对小鼠和人的健康脑组织和AD(阿尔茨海默病,Alzheimer’s disease)患病脑组织进行MeRIP-seq、RNA-seq、MeRIP-qPCR等实验,揭示m6A修饰减少与突触蛋白合成受损相关。 标题:Conserved reduction of m6A RNA modifications during aging and neurodegeneration is linked to changes in synaptic transcripts(衰老和神经变性过程中m6A RNA修饰减少与突触转录本变化相关) 时间:2023.02.22 期刊:Proc Natl Acad Sci USA 影响因子:IF 12.779 技术平台:MeRIP-seq、RNA-seq、MeRIP-qPCR、Polysome-seq、H3K36me3 ChIP-seq等 样本实验: 研究摘要: N6-甲基腺苷(m6A)调控mRNA代谢。尽管已有研究表明m6A修饰与哺乳动物大脑的发育和认知相关,但m6A在突触可塑性中(尤其是在认知衰退期间)的作用尚未完全了解。本研究采用甲基化RNA免疫沉淀测序(MeRIP-seq)绘制了年轻(young)和老年(aged)小鼠海马亚区CA1、CA3和齿状回以及前扣带皮层(anterior cingulate cortex,ACC)的m6A表观转录组图谱,结果表明老年小鼠的m6A水平降低。对认知完整的健康人类和阿尔茨海默病(AD)患者的扣带皮层(CC)脑组织的MeRIP-seq比较分析显示,AD患者中m6A RNA甲基化水平降低。在与突触功能相关的转录本中发现老年小鼠和AD患者大脑常见的m6A变化,包括钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶2(CAMKII)和AMPA选择性谷氨酸受体1(Glua1),邻近连接试验表明,m6A水平降低导致突触蛋白合成(如CAMKII和GLUA1)减少。此外m6A水平降低还会导致突触功能受损。本研究结果表明,m6A RNA甲基化调控突触蛋白合成,并可能在与衰老和AD相关的认知衰退中发挥作用。 研究意义: 本研究描述了小鼠和人类的健康和AD患病大脑中的全基因组m6A表观转录组图谱。数据分析表明,大量的m6A转录本保守,且这些转录本集中在突触处富集、与突触过程的调控有关。研究人员在AD小鼠模型的脑组织和患有阿尔茨海默病患者的扣带回脑组织中检测到m6A RNA甲基化水平降低。本研究在机制水平上证明了m6A修饰减少与受损的突触蛋白合成相关。 结果图形 (1)成年小鼠大脑中的m6A图谱 本研究通过表征健康成年小鼠大脑中m6A RNA修饰图谱来开始分析。提取并解剖了十只(C57BL/6J)3月龄(young)野生型(WT)小鼠的大脑,以获得海马亚区CA1、CA3和齿状回(DG)以及前扣带皮层(ACC),实验所用样本与学习和记忆过程以及认知疾病有关。对样本进行甲基化RNA免疫沉淀测序(MeRIP-seq)以鉴定年轻成年小鼠的亚区域特异性表观转录组图谱。 图1:成年小鼠大脑的m6A RNA甲基化图谱。
这些数据表明常见的m6A转录本可能在突触处特异性富集,为了进一步深入研究,作者利用最近发表的包含高可信度的海马突触RNAome数据集,并将其与海马表观转录组数据进行比较分析。在这两个数据集中观察到突触在mRNA中甲基化转录本中的强富集,超过70%的突触体和64%的微流体室转录组中至少有一个m6A peaks。基于本研究数据列表与其他数据库的交叉比较分析,表明m6A RNA修饰是成年大脑突触功能的关键调控过程。 (2)成年人脑中的m6A甲基化修饰揭示了与突触功能相关的转录本保守富集 接下来,作者对5个死后认知未衰退健康人脑的扣带皮层(CC)组织进行MeRIP-seq,以描绘人脑转录本中的m6A分布。 图2:小鼠和人之间保守的m6A修饰。
色标表示富集数值(比值比),橙色数字对应于相应重叠P值,括号中的数字表示重叠基因数量。N.S.=不重要,SC=在微流体室的突触室中检测到的RNA;Syn=在突触体中检测到的RNA。随机对应于2000个随机选择的大脑表达人类基因。ACC-前扣带皮层,CC-扣带皮层。 (3)小鼠认知衰退模型和人类AD患者脑组织中的m6A RNA变化 通过MeRIP-seq数据证明了通过m6A修饰调控突触组织、功能和可塑性可能是成年哺乳动物大脑中的保守机制。为了进一步探索这一点,作者选择鼠年龄相关记忆障碍作为认知衰退模型系统研究了m6A修饰变化机制。 图3:老年小鼠大脑中的组织特异性m6A变化
图4:表观转录组学在神经变性和衰老中的变化。
(4)m6A水平降低影响可塑相关蛋白CAMKII的合成 图5:m6A水平变化影响CAMKII突触蛋白合成
总结: 本研究通过MeRIP-seq等实验阐明了m6A RNA修饰在年轻和老年小鼠大脑以及认知完整的人类和AD患者大脑中的功能,为该领域的进一步研究提供了重要资源。由于在大脑衰老和AD中观察到突触基因的m6A RNA甲基化降低,因此靶向m6A RNA甲基化机制可能是预防认知衰退的颇具前景的策略。 关于易基因RNA m6A甲基化测序(MeRIP-seq)技术 易基因MeRIP-seq技术利用m6A特异性抗体富集发生m6A修饰的RNA片段(包括mRNA、lncRNA等rRNA去除所有RNA),结合高通量测序,可以对RNA上的m6A修饰进行定位与定量,总RNA起始量可降低至10μg,最低仅需1μg总RNA。广泛应用于组织发育、干细胞自我更新和分化、热休克或DNA损伤应答、癌症发生与发展、药物应答等研究领域;可应用于动物、植物、细胞及组织的m6A检测。 大样本量m6A-QTL性状关联分析,传统MeRIP单个样品价格高,通常难以承担。易基因开发建立MeRIP-seq2技术,显著提成IP平行性,实现不同样本间相对定量,降低检测成本。 易基因提供适用于不同科研需求的MeRIP技术:
技术优势:
研究方向: m6A甲基化目前主要运用在分子机制的理论性研究
关于m6A甲基化研究思路 (1)整体把握m6A甲基化图谱特征:m6A peak数量变化、m6A修饰基因数量变化、单个基因m6A peak数量分析、m6A peak在基因元件上的分布、m6A peak的motif分析、m6A peak修饰基因的功能分析 (2)筛选具体差异m6A peak和基因:差异m6A peak鉴定、非时序数据的分析策略、时序数据的分析策略、差异m6A修饰基因的功能分析、差异m6A修饰基因的PPI分析、候选基因的m6A修饰可视化展示 (3)m6A甲基化组学&转录组学关联分析:Meta genes整体关联、DMG-DEG对应关联、m6A修饰目标基因的筛选策略 (4)进一步验证或后期试验 易基因科技提供全面的RNA甲基化研究整体解决方案,技术详情了解请致电易基因。 参考文献: Castro-Hernández R,et al. Conserved reduction of m6A RNA modifications during aging and neurodegeneration is linked to changes in synaptic transcripts. Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 Feb 28;120(9):e2204933120. 相关阅读: 项目文章 | 90天见刊,易基因m6A RNA甲基化(MeRIP)+转录组组学研究 干货:m6A RNA甲基化MeRIP-seq测序分析实验全流程解析 |
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