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RNA甲基化研究方法与协议

期刊:Methods in Molecular BiologyDOI:10.1007/978-1-4939-6807-7

类型b:学术报告

作者与机构
本文由Alexandra Lusser(奥地利因斯布鲁克医科大学分子生物学系)担任主编,收录于《Methods in Molecular Biology》系列丛书第1562卷,由Springer Science+Business Media LLC于2017年出版。其他贡献者包括来自德国美因茨大学、美国辛辛那提大学、中国武汉大学等机构的学者。

主题与背景
本书题为《RNA Methylation: Methods and Protocols》,聚焦RNA甲基化(RNA methylation)研究的方法学,涵盖从基础检测到功能分析的完整技术体系。RNA甲基化是表观转录组学(epitranscriptomics)的核心内容,近年来因其在基因调控、疾病关联(如肥胖、阿尔茨海默病、癌症)中的重要作用而成为热点。本书旨在为生物化学与分子生物学领域的研究者提供标准化实验方案,解决RNA甲基化研究中的技术瓶颈。

主要观点与内容

  1. RNA甲基化的检测技术

    • 液相色谱-质谱联用(LC-MS):通过酶解RNA生成核苷酸,利用质谱检测甲基化修饰(如m6A、m5C)。书中详细描述了中性丢失扫描(Neutral Loss Scan, NLS)和动态多反应监测(Dynamic Multiple Reaction Monitoring, dMRM)两种模式,前者适用于未知修饰筛查,后者用于高灵敏度定量。
    • 比较RNA消化分析法(CARD):通过同位素标记(16O/18O)区分参考RNA与待测RNA的甲基化差异,结合RNase T1酶解和LC-MS/MS分析,可快速鉴定修饰位点。该方法特别适用于tRNA甲基化谱的比较研究。
  2. 高通量测序技术的应用

    • m6A-seq与miCLIP:全基因组定位N6-甲基腺苷(m6A)修饰,前者通过抗体富集甲基化片段,后者通过紫外交联免疫沉淀实现单核苷酸分辨率定位。
    • RNA亚硫酸氢盐测序:检测5-甲基胞苷(m5C),适用于mRNA和长链非编码RNA(lncRNA)的甲基化分析。书中还提供了生物信息学流程(如HAMR算法)用于高通量数据解析。
  3. 功能验证实验方案

    • 甲基转移酶活性检测:体外实验通过放射性标记或荧光底物测定酶活性,体内实验则利用紫外交联技术鉴定RNA甲基化酶靶点。
    • 翻译调控分析:通过体外翻译系统评估甲基化mRNA对核糖体翻译效率的影响,例如甲基化核苷酸(如m1A)对密码子解码的调控作用。
  4. 化学合成与修饰RNA

    • 书中包含自动化固相合成5-羟甲基胞苷(hm5C)修饰RNA的protocol,强调去保护步骤的优化以提高产物纯度。

科学价值与意义
本书的系统性方法填补了RNA表观遗传学研究的技术空白:
- 技术创新:如CARD方法通过同位素标记简化了复杂样本的比较分析,miCLIP技术提升了单碱基分辨率。
- 跨学科整合:涵盖湿实验(如LC-MS)、干实验(如生物信息学工具HAMR)和功能验证(如翻译调控),形成完整研究链条。
- 疾病关联:提供的技术可直接应用于癌症、代谢性疾病等模型中RNA甲基化异常的机制探索。

亮点
- 全面性:从修饰检测(如2′-O-甲基化核糖的RiboMethSeq)到功能验证(如甲基化酶靶点鉴定)全覆盖。
- 实用性:每个方案包含故障排查建议(如质谱中的盐干扰处理)和数据分析示例(如外部校准与内标法对比)。
- 前沿性:收录了单细胞水平RNA修饰分析(如ARM-seq)等新兴技术。

本书作为实验室手册,兼具方法论创新与实操指导价值,为RNA表观遗传学领域的研究者提供了不可或缺的工具库。

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