RNA表观遗传修饰——N6-甲基腺嘌呤与植物的生长发育

doi:10.3866/PKU.DXHX201702002

摘要/Abstract

摘要：

RNA表观遗传修饰N⁶-甲基腺嘌呤（m⁶A）是真核生物信使RNA（mRNA）上存在的最为广泛的中间化学修饰。它在哺乳动物中存在较为广泛，证实m⁶A为mRNA上的动态可逆化修饰，它由甲基转移酶复合物（编码器）催化形成，同时可以被去甲基酶（消码器）氧化去甲基；m⁶A可以被结合蛋白（读码器）识别，进而调控mRNA的剪接、稳定性、翻译、出核等。相较之下，m⁶A在植物中的研究较少。本文将简要回顾目前m⁶A的研究进展，重点综述m⁶A在植物中的研究结果，展望m⁶A在植物生长发育和应对外界刺激时的潜在重要功能。

关键词: N⁶-甲基腺嘌呤（m⁶A）, RNA表观遗传学, m⁶A甲基转移酶, m⁶A去甲基酶, m⁶A结合蛋白

Abstract:

Epitranscriptomic modification-N⁶-methyladenosine (m⁶A) is the most prevalent internal modification in eukaryotic mRNA. m⁶A has been well studied in mammals and proved to be dynamic and reversible. In mammals, it is installed by the m⁶Amethyltransferase complex (writers) and can be reversed by demethylases (erasers); it can be recognized by m⁶A-binding proteins (readers) to regulate RNA processing, such as splicing, stability, translation efficiency, nuclear export and so on. However, the research of m⁶A in plants is less limited. Here we summarize the latest progresses of m⁶A, especially m⁶A study in plants, and further discuss the potential impacts of m⁶A on plant growth and development, and responses to external stimuli.

Key words: N⁶-Methyladenosine (m⁶A), Epitranscriptome, m⁶A Methyltransferase, m⁶A Demethylase, m⁶A Binding protein

MSC2000:

魏连环,贾桂芳. RNA表观遗传修饰——N⁶-甲基腺嘌呤与植物的生长发育[J]. 大学化学, 2017, 32(4): 1-10.

Lian-Huan WEI,Gui-Fang JIA. Epitranscriptomic Modification-N⁶-Methyladenosine (m⁶A) and Plant Development[J]. University Chemistry, 2017, 32(4): 1-10.

参考文献

1	Suzuki M. M. ; Bird A. Nat. Rev. Genet. 2008, 9, 465.
2	Bhutani N. ; Burns D. M. ; Blau H. M. Cell 2011, 146, 866.
3	Chapman C. G. ; Mariani C. J. ; Wu F. ; Meckel K. ; Butun F. ; Chuang A. ; Madzo J. ; Bissonette M. B. ; Kwon J. H. ; Godley L. A. Sci. Rep. 2015, 5, 17568.
4	Huang H. ; Jiang X. ; Li Z. ; Li Y. ; Song C. X. ; He C. ; Sun M. ; Chen P. ; Gurbuxani S. ; Wang J. ; Hong G. M. ; Elkahloun A. G. ; Arnovitz S. ; Wang J. ; Szulwach K. ; Lin L. ; Street C. ; Wunderlich M. ; Dawlaty M. ; Neilly M. B. ; Jaenisch R. ; Yang F. C. ; Mulloy J. C. ; Jin P. ; Liu P. P. ; Rowley J. D. ; Xu M. ; He C. ; Chen J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 11994.
5	Strahl B. D. ; Allis C. D. Nature 2000, 403, 41.
6	Klose R. J. ; Kallin E. M. ; Zhang Y. Nat. Rev. Genet. 2006, 7, 715.
7	Shi Y. Nat. Rev. Genet. 2007, 8, 829.
8	Jia G. ; Fu Y. ; Zhao X. ; Dai Q. ; Zheng G. ; Yang Y. ; Yi C. ; Lindahl T. ; Pan T. ; Yang Y. G. ; He C. Nat. Chem. Biol. 2011, 7, 885.
9	He C. Nat. Chem. Biol. 2010, 6, 863.
10	Cantara W. A. ; Crain P. F. ; Rozenski J. ; McCloskey J. A. ; Harris K. A. ; Zhang X. ; Vendeix F. A. P. ; Fabris D. ; Agris P. F. Nucleic Acids Res. 2011, 39, D195.
11	Harper J. E. ; Miceli S. M. ; Roberts R. J. ; Manley J. L. Nucleic Acids Res. 1990, 18, 5735.
12	Narayan P. ; Rottman F. M. Science 1988, 242, 1159.
13	Dubin D. T. ; Taylor R. H. Nucleic Acids Res. 1975, 2, 1653.
14	Krug R. M. ; Morgan M. A. ; Shatkin A. J. J. Virol. 1976, 20, 45.
15	Wei C. M. ; Moss B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1975, 72, 318.
16	Adams J. M. ; Cory S. Nature 1975, 255, 28.
17	Furuichi Y. ; Morgan M. ; Shatkin A. J. ; Jelinek W. ; Salditt-Georgieff M. ; Darnell J. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1975, 72, 1904.
18	Desrosiers R. ; Friderici K. ; Rottman F. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1974, 71, 3971.
19	Wei C. M. ; Moss B. Biochemistry 1977, 16, 1672.
20	Levis R. ; Penman S. J. Mol. Biol. 1978, 120, 487.
21	Haugland R. A. ; Cline M. G. Eur. J. Biochem. 1980, 104, 271.
22	Nichols J. L. ; Welder L. Plantence Letters 1981, 21, 75.
23	Clancy M. J. ; Shambaugh M. E. ; Timpte C. S. ; Bokar J. A. Nucleic Acids Res. 2002, 30, 4509.
24	Saneyoshi M. ; Harada F. ; Nishimura S. BBA Section Nucleic Acids And Protein Synthesis 1969, 190, 264.
25	Iwanami Y. ; Brown G. M. Arch. Biochem. Biophys. 1968, 126, 8.
26	Bringmann P. ; Lührmann R. FEBS Lett. 1987, 213, 309.
27	Bokar J. A. ; Shambaugh M. E. ; Polayes D. ; Matera A. G. ; Rottman F. M. RNA 1997, 3, 1233.
28	Liu J. ; Yue Y. ; Han D. ; Wang X. ; Fu Y. ; Zhang L. ; Jia G. ; Yu M. ; Lu Z. ; Deng X. ; Dai Q. ; Chen W. ; He C. Nat. Chem. Biol. 2014, 10, 93.
29	Fu Y. ; Dominissini D. ; Rechavi G. ; He C. Nat. Rev. Genet. 2014, 15, 293.
30	Schwartz S. ; Mumbach M. R. ; Jovanovic M. ; Wang T. ; Maciag K. ; Bushkin G. G. ; Mertins P. ; Ter-Ovanesyan D. ; Habib N. ; Cacchiarelli D. ; Sanjana N. E. ; Freinkman E. ; Pacold M. E. ; Satija R. ; Mikkelsen T. S. ; Hacohen N. ; Zhang F. ; Carr S. A. ; Lander E. S. ; Regev A. Cell reports 2014, 8, 284.
31	Zheng G. ; Dahl J. A. ; Niu Y. ; Fedorcsak P. ; Huang C. M. ; Li C. J. ; Vagbo C. B. ; Shi Y. ; Wang W. L. ; Song S. H. ; Lu Z. ; Bosmans R. P. ; Dai Q. ; Hao Y. J. ; Yang X. ; Zhao W. M. ; Tong W. M. ; Wang X. J. ; Bogdan F. ; Furu K. ; Fu Y. ; Jia G. ; Zhao X. ; Liu J. ; Krokan H. E. ; Klungland A. ; Yang Y. G. ; He C. Mol. Cell 2013, 49, 18.
32	Dominissini D. ; Moshitch-Moshkovitz S. ; Schwartz S. ; Salmon-Divon M. ; Ungar L. ; Osenberg S. ; Cesarkas K. ; Jacob-Hirsch J. ; Amariglio N. ; Kupiec M. ; Sorek R. ; Rechavi G. Nature 2012, 484, 201.
33	Meyer K. D. ; Saletore Y. ; Zumbo P. ; Elemento O. ; Mason C. E. ; Jaffrey S. R. Cell 2012, 149, 1635.
34	Kennedy T. D. ; Lane B. G. Can. J. Biochem. 1979, 57, 927.
35	Zhong S. ; Li H. ; Bodi Z. ; Button J. ; Vespa L. ; Herzog M. ; Fray R. G. The Plant Cell 2008, 20, 1278.
36	Bodi Z. ; Zhong S. ; Mehra S. ; Song J. ; Graham N. ; Li H. ; May S. ; Fray R. G. Frontiers in Plant Science 2012, 3, 48.
37	Shen L. ; Liang Z. ; Gu X. ; Chen Y. ; Teo Z.W. ; Hou X. ; Cai W. M. ; Dedon P. C. ; Liu L. ; Yu H. Dev. Cell 2016, 38, 186.
38	Sommer S. ; Salditt-Georgieff M. ; Bachenheimer S. ; Darnell J. E. ; Furuichi Y. ; Morgan M. ; Shatkin A. J. Nucleic Acids Res. 1976, 3, 749.
39	Canaani D. ; Kahana C. ; Lavi S. ; Groner Y. Nucleic Acids Res. 1979, 6, 2879.
40	Kane S. E. ; Beemon K. Mol. Cell. Biol. 1985, 5, 2298.
41	Keith G. Biochimie 1995, 77, 142.
42	Rottman F. M. ; Desrosiers R. C. ; Friderici K. Prog. Nucleic Acid Res. Mol. 1977, 19, 21.
43	Luo G. Z. ; MacQueen A. ; Zheng G. ; Duan H. ; Dore L. C. ; Lu Z. ; Liu J. ; Chen K. ; Jia G. ; Bergelson J. ; He C. Nat Commun 2014, 5, 5630.
44	Schwartz S. ; Agarwala S. D. ; Mumbach M. R. ; Jovanovic M. ; Mertins P. ; Shishkin A. ; Tabach Y. ; Mikkelsen T. S. ; Satija R. ; Ruvkun G. ; Carr S. A. ; Lander E. S. ; Fink G. R. ; Regev A. Cell 2013, 155, 1409.
45	Li Y. ; Wang X. ; Li C. ; Hu S. ; Yu J. ; Song S. RNA Biol. 2014, 11, 1180.
46	Aguilo F. ; Zhang F. ; Sancho A. ; Fidalgo M. ; Di Cecilia S. ; Vashisht A. ; Lee D. F. ; Chen C. H. ; Rengasamy M. ; Andino B. ; Jahouh F. ; Roman A. ; Krig S. R. ; Wang R. ; Zhang W. ; Wohlschlegel J. A. ; Wang J. ; Walsh M. J. Cell Stem Cell 2015, 17, 689.
47	Linder B. ; Grozhik A. V. ; Olarerin-George A. O. ; Meydan C. ; Mason C. E. ; Jaffrey S. R. Nat. Methods 2015, 12, 767.
48	Rottman F. M. ; Bokar J. A. ; Narayan P. ; Shambaugh M. E. ; Ludwiczak R. Biochimie 1994, 76, 1109.
49	Shah J. C. ; Clancy M. J. Mol. Cell. Biol. 1992, 12, 1078.
50	Hongay C. F. ; Orr-Weaver T. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 14855.
51	Bujnicki M. J. ; Feder M. ; Radlinska M. ; Blumenthal M. R. J. Mol. Evol. 2002, 55, 431.
52	Liu J. ; Yue Y. ; Han D. ; Wang X. ; Fu Y. ; Zhang L. ; Jia G. ; Yu M. ; Lu Z. ; Deng X. ; Dai Q. ; Chen W. ; He C. Nat. Chem. Biol. 2014, 10, 93.
53	Ping X. L. ; Sun B. F. ; Wang L. ; Xiao W. ; Yang X. ; Wang W. J. ; Adhikari S. ; Shi Y. ; Lv Y. ; Chen Y. S. ; Zhao X. ; Li A. ; Yang Y. ; Dahal U. ; Lou X. M. ; Liu X. ; Huang J. ; Yuan W. P. ; Zhu X. F. ; Cheng T. ; Zhao Y. L. ; Wang X. ; Danielsen J. M. R. ; Liu F. ; Yang Y. G. Cell Res. 2014, 24, 177.
54	Wang X. ; Feng J. ; Xue Y. ; Guan Z. ; Zhang D. ; Liu Z. ; Gong Z. ; Wang Q. ; Huang J. ; Tang C. ; Zou T. ; Yin P. Nature 2016, 534, 575.
55	Schwartz S. ; Mumbach M. R. ; Jovanovic M. ; Wang T. ; Maciag K. ; Bushkin G. G. ; Mertins P. ; Ter-Ovanesyan D. ; Habib N. ; Cacchiarelli D. ; Sanjana N. E. ; Freinkman E. ; Pacold M. E. ; Satija R. ; Mikkelsen T. S. ; Hacohen N. ; Zhang F. ; Carr S. A. ; Lander E. S. ; Regev A. Cell reports 2014, 8, 284.
56	Agarwala S. D. ; Blitzblau H. G. ; Hochwagen A. ; Fink G. R. PLoS Genet. 2012, 8, e1002732.
57	Mielecki D. ; Zugaj D. L. ; Muszewska A. ; Piwowarski J. ; Chojnacka A. ; Mielecki M. ; Nieminuszczy J. ; Grynberg M. ; Grzesiuk E. PLoS One 2012, 7, e30588.
58	Dinglay S. ; Trewick S. C. ; Lindahl T. ; Sedgwick B. Genes Dev. 2000, 14, 2097.
59	Ringvoll J. ; Nordstrand L. M. ; V?gb? C.B. ; Talstad V. ; Reite K. ; Aas P. A. ; Lauritzen K. H. ; Liabakk N. B. ; Bj?rk A. ; Doughty R. W. ; Falnes P.?. ; Krokan H. E. ; Klungland A. The EMBO Journal 2006, 25, 2189.
60	Li M. M. ; Nilsen A. ; Shi Y. ; Fusser M. ; Ding Y. H. ; Fu Y. ; Liu B. ; Niu Y. ; Wu Y. S. ; Huang C. M. ; Olofsson M. ; Jin K. X. ; Lv Y. ; Xu X. Z. ; He C. ; Dong M. Q. ; Rendtlew Danielsen J. M. ; Klungland A. ; Yang Y. G. Nat Commun 2013, 4, 1832.
61	Li X. ; Xiong X. ; Wang K. ; Wang L. ; Shu X. ; Ma S. ; Yi C. Nat. Chem. Biol. 2016, 12, 311.
62	Wang X. ; Lu Z. ; Gomez A. ; Hon G. C. ; Yue Y. ; Han D. ; Fu Y. ; Parisien M. ; Dai Q. ; Jia G. ; Ren B. ; Pan T. ; He C. Nature 2014, 505, 117.
63	Xiao W. ; Adhikari S. ; Dahal U. ; Chen Y. S. ; Hao Y. J. ; Sun B. F. ; Sun H. Y. ; Li A. ; Ping X. L. ; Lai W. Y. ; Wang X. ; Ma H. L. ; Huang C. M. ; Yang Y. ; Huang N. ; Jiang G. B. ; Wang H. L. ; Zhou Q. ; Wang X. J. ; Zhao Y. L. ; Yang Y. G. Mol. Cell 2016, 61, 507.
64	Wang X. ; Zhao B. S. ; Roundtree I. A. ; Lu Z. ; Han D. ; Ma H. ; Weng X. ; Chen K. ; Shi H. ; He C. Cell 2015, 161, 1388.
65	Li D. ; Zhang H. ; Hong Y. ; Huang L. ; Li X. ; Zhang Y. ; Ouyang Z. ; Song F. Plant Mol. Biol. Rep. 2014, 32, 1169.
66	Xu C. ; Wang X. ; Liu K. ; Roundtree I. A. ; Tempel W. ; Li Y. ; Lu Z. ; He C. ; Min J. Nat. Chem. Biol. 2015, 11, 815.
67	Zhao X. ; Yang Y. ; Sun B. F. ; Shi Y. ; Yang X. ; Xiao W. ; Hao Y. J. ; Ping X. L. ; Chen Y. S. ; Wang W. J. ; Jin K. X. ; Wang X. ; Huang C. M. ; Fu Y. ; Ge X. M. ; Song S. H. ; Jeong H. S. ; Yanagisawa H. ; Niu Y. ; Jia G. F. ; Wu W. ; Tong W. M. ; Okamoto A. ; He C. ; Rendtlew Danielsen J. M. ; Wang X. J. ; Yang Y. G. Cell Res 2014, 24, 1403.
68	Xiao W. ; Adhikari S. ; Dahal U. ; Chen Y. S. ; Hao Y. J. ; Sun B. F. ; Sun H. Y. ; Li A. ; Ping X. L. ; Lai W. Y. ; Wang X. ; Ma H. L. ; Huang C. M. ; Yang Y. ; Huang N. ; Jiang G. B. ; Wang H. L. ; Zhou Q. ; Wang X. J. ; Zhao Y. L. ; Yang Y. G. Mol Cell 2016, 61, 507.
69	Patil D. P. ; Chen C. K. ; Pickering B. F. ; Chow A. ; Jackson C. ; Guttman M. ; Jaffrey S. R. Nature 2016, 537, 369.
70	Chen H. M. ; Futcher B. ; Leatherwood J. PLoS One 2011, 6, e26804.
71	Harigaya Y. ; Tanaka H. ; Yamanaka S. ; Tanaka K. ; Watanabe Y. ; Tsutsumi C. ; Chikashige Y. ; Hiraoka Y. ; Yamashita A. ; Yamamoto M. Nature 2006, 442, 45.
72	Ok S. H. ; Jeong H. J. ; Bae J. M. ; Shin J. S. ; Luan S. ; Kim K. N. Plant Physiol. 2005, 139, 138.
73	Bruggeman Q. ; Garmier M. ; de Bont L. ; Soubigou-Taconnat L. ; Mazubert C. ; Benhamed M. ; Raynaud C. ; Bergounioux C. ; Delarue M. Plant Physiol. 2014, 165, 732.
74	Geula S. ; Moshitch-Moshkovitz S. ; Dominissini D. ; Mansour A. A. ; Kol N. ; Salmon-Divon M. ; Hershkovitz V. ; Peer E. ; Mor N. ; Manor Y. S. ; Ben-Haim M. S. ; Eyal E. ; Yunger S. ; Pinto Y. ; Jaitin D. A. ; Viukov S. ; Rais Y. ; Krupalnik V. ; Chomsky E. ; Zerbib M. ; Maza I. ; Rechavi Y. ; Massarwa R. ; Hanna S. ; Amit I. ; Levanon E. Y. ; Amariglio N. ; Stern-Ginossar N. ; Novershtern N. ; Rechavi G. ; Hanna J. H. Science 2015, 347, 1002.
75	Fustin J. M. ; Doi M. ; Yamaguchi Y. ; Hida H. ; Nishimura S. ; Yoshida M. ; Isagawa T. ; Morioka M. S. ; Kakeya H. ; Manabe I. ; Okamura H. Cell 2013, 155, 793.
76	Zhou J. ; Wan J. ; Gao X. ; Zhang X. ; Jaffrey S. R. ; Qian S. B. Nature 2015, 526, 591.

[1]	肖竹平, 冯秋菊. 电性分析在培养学生有机化学思维能力教学中的应用[J]. 大学化学, 0, (): 2106046-.
[2]	薛庆旺, 徐树玲, 张远馥, 黄德宾, 李爱峰, 李霞, 王怀生. “课程思政”视域下科研渗透式实验教学模式初探[J]. 大学化学, 0, (): 2107046-.
[3]	董宁宁, 许琳琪, 熊峰, 闫博宇, 李昆, 郭栋才. 碳化钛介导原位还原的无标签可视化银离子检测综合实验设计[J]. 大学化学, 0, (): 2111060-.
[4]	赵宏伟, 槐佳孟, 王泽, 陈霞. EDTA滴定法测药物制剂中的ZnO：定量分析在实践中的应用[J]. 大学化学, 0, (): 2111067-.
[5]	姚志湘, 马鑫, 张景清, 苏誉婷, 粟晖. 阿司匹林合成过程在线分析实验教学实践[J]. 大学化学, 0, (): 2111076-.
[6]	厉江华, 唐俊涛, 梅梅, 陈万松, 陈立妙, 周发, 黄健涵, 刘又年. 聚磷酸铵的制备及阻燃性能测试——介绍一个应用化学综合实验[J]. 大学化学, 0, (): 2112001-.
[7]	金丽花, 田磊, 王超展, 李延, 郭艳丽, 张宏芳. 巧用思维导图，助力任务驱动式教学法在分析化学课程教学中的应用[J]. 大学化学, 0, (): 2112042-.
[8]	张珮娟, 赵博, 何凤仪, 罗寒飞, 申起飞, 党东锋. 大学生综合创新实验：四苯基乙烯的聚集诱导发光特性研究及其指纹成像应用[J]. 大学化学, 0, (): 2112045-.
[9]	李晓艳, 张怀玉, 孟令鹏, 曾艳丽. 计算化学实验线上线下混合教学模式的探究与实践[J]. 大学化学, 0, (): 2112054-.
[10]	李远非, 杨训方, 王桂玲, 郭莹, 王煦, 李馨儒, 周艳霞, 谢英. Wilhelmy吊片法测定磷脂溶液的表面张力等温线[J]. 大学化学, 0, (): 2201014-.
[11]	张宇, 吉婷婷, 张心妍, 李春浩, 王帅. 科研渗透式有机化学综合实验设计——一种防伪墨水的制备[J]. 大学化学, 0, (): 2111080-.
[12]	吴亚, 方荣苗, 薛丹, 王文珍, 南叶飞, 苏碧云, 史俊. 化学实验技能竞赛协同传统实验教学的探索与实践[J]. 大学化学, 0, (): 2111083-.
[13]	张楠, 臧建阳, 王刚, 刘太宏. 双光子吸收表征及相关光物理机制[J]. 大学化学, 0, (): 2201037-.
[14]	师亮, 漆红兰, 张璐, 张成孝. 分析化学中的选择性及提高选择性策略的探讨[J]. 大学化学, 0, (): 2111012-.
[15]	胡晓允, 马玲, 尹欣然, 陈丹, 周忠强, 张道洪. (2R,3R)-1,4-二甲氧基-1,1,4,4-四苯基-2,3-丁二醇的合成——推荐一个大学有机化学综合实验[J]. 大学化学, 0, (): 2111036-.

RNA表观遗传修饰——N⁶-甲基腺嘌呤与植物的生长发育

Epitranscriptomic Modification-N⁶-Methyladenosine (m⁶A) and Plant Development

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0