RNA修飾近來已成為熱門話題，它們通過影響RNA生成、轉(zhuǎn)運(yùn)、功能和代謝等過程，是細(xì)胞生物學(xué)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。本文介紹了包括N6-甲基腺苷（m6A）、5-甲基胞嘧啶（m5C）、N1-甲基腺苷（m1A）、N7-甲基鳥苷（m7G）、N4-乙酰胞嘧啶（ac4C）、假尿苷（Ψ）、尿苷化和腺苷-肌苷（A-to-I）RNA編輯在內(nèi)的8種RNA修飾的生物學(xué)功能和作用機(jī)制，這些修飾由RNA修飾酶（“writers”，“erasers”和“readers”）進(jìn)行添加、去除、識別和編輯，影響包括RNA生成、轉(zhuǎn)運(yùn)、功能和代謝的生物學(xué)進(jìn)程，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞功能。最后，還總結(jié)整理了各種癌癥中免疫細(xì)胞相關(guān)的RNA修飾。

m6A（N ⁶-methyladenosine）

m6A修飾在真核生物中已成為mRNA修飾（m6A/A = 0.1–0.6%）。它以全長序列出現(xiàn)，但在mRNA的終止密碼子附近和3'非翻譯區(qū)（3'UTR）內(nèi)富集，這些區(qū)域具有共有motif RRACH（R=G或A；H=A、C或U）。此外，m6A修飾也存在于大多數(shù)非編碼RNA中，包括核糖體RNA（rRNAs）、小核RNA（snRNAs）、小核仁RNA（snoRNAs）、microRNA（miRNAs）、長鏈非編碼RNA（lncRNAs）和環(huán)狀RNA（circRNAs）。這種修飾在RNA的多種生物學(xué)功能和調(diào)控中起著重要作用。

圖1：RNA修飾及其在不同RNA亞型上的分布。

a. 八種RNA修飾的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

b. RNA修飾在不同RNA亞型上的分布，在相應(yīng)的修飾位點(diǎn)標(biāo)記。

m6A修飾在mRNA中沉積主要由m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體（MTC）介導(dǎo)（圖2和表1）。關(guān)鍵的MTC組分包括類似甲基轉(zhuǎn)移酶3（METTL3）、METTL14、Wilms腫瘤1相關(guān)蛋白（WTAP）、類病毒m6A甲基轉(zhuǎn)移酶相關(guān)蛋白（VIRMA，也稱KIAA1429）、Cbl原癌基因樣蛋白1（HAKAI）、含鋅指CCCH型蛋白13（ZC3H13）和RNA結(jié)合基序蛋白15/15B（RBM15/15B）。其中，METTL3被認(rèn)為是具有自身催化能力的S-腺苷甲硫氨酸（SAM）依賴性甲基轉(zhuǎn)移酶，能夠與METTL14形成緊密的異源二聚體進(jìn)行催化，而“writers”則作為調(diào)控因子。含鋅指CCCH型蛋白4（ZCCHC4）和METTL5分別在28S和18S rRNA上介導(dǎo)m6A形成，以加速整體翻譯效率（圖3和表1）。在U6 snRNA中，m6A由METTL16介導(dǎo)參與RNA剪接調(diào)控（圖4和表1）。

圖2：RNA修飾機(jī)制及其在mRNA中的分子功能。

表1：RNA修飾特征

圖3：RNA修飾機(jī)制及其在rRNA中的分子功能。RNA修飾通過各自的"writers"在rRNA上進(jìn)行添加。在rRNA上發(fā)生的修飾會(huì)改變RNA結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)核糖體功能，進(jìn)而影響翻譯效率。相同修飾可以由細(xì)胞不同部位的不同writers添加。此外，核糖體不同亞基上的m6A修飾可以由不同的writers催化。一些writers還需要與甲基轉(zhuǎn)移酶激活因子形成異二聚體復(fù)合體以在細(xì)胞中獲得代謝穩(wěn)定性，如METTL5-TRMT112。

圖4：RNA修飾機(jī)制及其在剪接體snRNA、snoRNA和miRNA中的分子功能。特定RNA修飾通過相應(yīng)"writers"在snRNA、snoRNA和miRNA上進(jìn)行添加。snRNA和miRNA上m6A修飾可以通過FTO去除，而snRNA和snoRNA上的m7G修飾可以通過H29K去除，使非編碼RNA上的RNA修飾動(dòng)態(tài)可逆。此外由TGS1修飾因子進(jìn)一步修飾的m7G添加在snRNA和snoRNA上，可以形成m^2,2,7G 。RNA修飾通過改變這些非編碼RNA的結(jié)構(gòu)來影響其功能，從而在各種生理過程中實(shí)現(xiàn)微調(diào)。

到目前為止，已經(jīng)鑒定出兩種m6A erasers，它們都屬于鐵(II)/α-酮戊二酸依賴性雙加氧酶超家族的AlkB家族。eraser是脂肪量和肥胖相關(guān)蛋白（FTO），它能夠介導(dǎo)mRNA和snRNA中m6A和m6Am殘基的去甲基化，以及tRNA中m1A殘基的去甲基化（圖2、圖4、圖5和表1）。另一種m6A eraser是AlkB同源物5（ALKBH5），它僅能氧化逆轉(zhuǎn)mRNA中的m6A修飾（圖2和表1）。

圖5：RNA修飾機(jī)制及其在tRNA中的分子功能。RNA修飾通過"writers"在tRNA上進(jìn)行添加，而m1A修飾可以通過ALKBH3和FTO去除，pre-tRNA上的m5C修飾則可以被TET2轉(zhuǎn)化為hm5C或f5C。這些tRNA上的修飾可以改變tRNA結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)其功能，影響翻譯效率。tRNA上相同的修飾可以由細(xì)胞不同部位的不同writers安裝。不同的writers可以在tRNA的不同位置添加A-to-I編輯。ac4C的writers NAT10在接頭Tan1/THUMPD1的協(xié)助下修飾tRNA。

許多reader蛋白以各種方式影響m6A RNA命運(yùn)，很大程度上取決于其亞細(xì)胞定位。研究的reader是YT521-B同源性(YTH)結(jié)構(gòu)域家族成員，它們共鑒定m6A YTH結(jié)構(gòu)域，但對RNA命運(yùn)產(chǎn)生不同的影響。YTH結(jié)構(gòu)域家族包括YTHDF1-3和YTHDC1-2。YTHDF1和YTHDF3通過與翻譯機(jī)制互作，積極促進(jìn)蛋白合成，而YTHDF2則招募RNA降解酶或接頭蛋白，觸發(fā)其目標(biāo)mRNA快速降解。YTHDC1不僅促進(jìn)m6A修飾的染色質(zhì)相關(guān)調(diào)控RNA衰減，影響開放染色質(zhì)狀態(tài)和下游轉(zhuǎn)錄，而且還通過招募和調(diào)節(jié)前mRNA剪接因子來介導(dǎo)mRNA剪接。YTHDC2可能以m6A依賴或不依賴性方式參與mRNA穩(wěn)定和翻譯。類胰島素生長因子2 mRNA結(jié)合蛋白(IGF2BPs，包括IGF2BP1-3)通過K同源結(jié)構(gòu)域識別m6A，增強(qiáng)mRNA穩(wěn)定性和翻譯。異質(zhì)核糖核蛋白(HNRNP)家族成員，包括HNRNPC、HNRNPG和HNRNPA2B1，能夠鑒定pre-mRNA和/或原始(mi)RNA上的m6A，以介導(dǎo)剪接和/或細(xì)胞核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。真核起始因子3(eIF3)在細(xì)胞應(yīng)激誘導(dǎo)下，通過招募43S復(fù)合體促進(jìn)無帽翻譯。富脯氨酸卷曲螺旋2A(PRRC2A)鏈球菌核酸酶和含tudor結(jié)構(gòu)域的1(SND1)作為m6A readers，促進(jìn)修飾RNA穩(wěn)定。特別是m6A通過促進(jìn)共轉(zhuǎn)錄R環(huán)形成參與轉(zhuǎn)錄終止，以防止Pol II的reads活性，目前尚不清楚其他readers是否參與此過程。m6A在各種RNA分子中的具體作用見圖2-4和表1。

總的來說，m6A修飾通過影響不同RNA的轉(zhuǎn)錄、成熟、定位、功能和代謝，在各種細(xì)胞過程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。在mRNA中，m6A可以影響轉(zhuǎn)錄、成熟、定位、翻譯和降解，最終影響編碼的蛋白質(zhì)。在rRNA中，18S rRNA中的m6A1832修飾和28S rRNA中的m6A4220修飾對整體翻譯。在snRNA和snoRNA中，m6A修飾可能調(diào)節(jié)snRNA pre-mRNA或pre-lncRNA的剪接過程。在miRNA中，m6A通過招募miRNA微加工復(fù)合體蛋白DGCR8（依賴于HNRNPA2B1）來促進(jìn)pri-miRNA加工。在lncRNA和circRNA中，m6A已被證實(shí)可以調(diào)節(jié)生成、結(jié)構(gòu)、分布、功能和代謝，并且在具有編碼潛力的circRNA中，m6A也是一個(gè)關(guān)鍵的翻譯啟動(dòng)子。

盡管m6A已經(jīng)被廣泛研究，但仍有一些重要問題需要解決。例如，m6A是一種廣泛存在的修飾，可以影響各種類型的RNA，現(xiàn)有的研究主要集中在m6A對mRNA的影響上，而其對非編碼RNA的影響可能是一個(gè)很好的研究興趣點(diǎn)。當(dāng)前研究表明，m6A對RNA穩(wěn)定性的影響是雙向的，即增加穩(wěn)定性或促進(jìn)降解。對于這個(gè)問題，需要充分考慮RNA中m6A的修飾位點(diǎn)以及不同readers（如YTHDF2和IGF2BPs）之間的不平衡。m6A可能通過介導(dǎo)pre-mRNA剪接，影響circRNA生成和circRNA-mRNA不平衡，由于最近對circRNA的研究熱潮，這也是一個(gè)潛在的研究焦點(diǎn)。盡管現(xiàn)有的抑制因子可以通過抑制writers來干擾m6A水平，但它們通常具有非特異性，并且影響整體m6A水平。探索基因特異性的m6A干擾更具有重要意義。

m5C（5-methylcytosine）

m5C甲基化發(fā)生在胞嘧啶殘基的第5位，是DNA和RNA共有的一種修飾。自1958年被鑒定以來，m5C被描述為在tRNA、rRNA、mRNA、增強(qiáng)子RNA(eRNA)和miRNA中廣泛存在的表觀轉(zhuǎn)錄組標(biāo)記，尤其在真核生物的tRNA和rRNA中含量（圖1）。

在真核生物中，m5C甲基化由NOL1/NOP2/SUN結(jié)構(gòu)域(NSUN)家族成員、NSUN1-7和DNA甲基轉(zhuǎn)移酶樣蛋白2(DNMT2)引入（表1）。特定的m5C"writers"催化不同的RNA亞群。目前所知，細(xì)胞質(zhì)tRNA由NSUN2、NSUN6和DNMT2甲基化，而線粒體tRNA由NSUN2和NSUN3催化（圖5和表1）。rRNA在細(xì)胞核內(nèi)由NSUN1和NSUN5甲基化，在線粒體中由NSUN4催化（圖3和表1）。mRNA由NSUN2和NSUN6甲基化，而ncRNA和eRNA分別由NSUN2和NSUN7修飾（圖2和表1）。

最近，一些m5C erasers或修飾因子（modifiers）在RNA分子中受到關(guān)注。已知的erasers / modifiers包括TET蛋白家族(TET1-3)和α-酮戊二酸依賴性雙加氧酶ABH1(ALKBH1)，它們具有將m5C氧化成5-羥甲基胞嘧啶(hm5C)的活性。在DNA中，TET蛋白依次將m5C轉(zhuǎn)化為hm5C、5-甲酰胞嘧啶(f5C)和5-羧胞嘧啶，后兩者被胸腺嘧啶DNA糖基化酶識別和去除。而在RNA中，TET蛋白僅被報(bào)道能將m5C轉(zhuǎn)化為hm5C。ALKBH1能將m5C依次轉(zhuǎn)化為hm5C和f5C，這一過程在線粒體中對線粒體功能必需（圖5）。

與m6A修飾類似，m5C也涉及結(jié)合蛋白來改變修飾RNA命運(yùn)。被鑒定m5C修飾的mRNA reader是RNA和出核因子結(jié)合蛋白2(ALYREF)，這是一個(gè)蛋白復(fù)合體，有助于mRNA出核（圖1和表1）。Y盒結(jié)合蛋白1(YBX1)是一種位于細(xì)胞質(zhì)的reader，通過招募ELAV樣RNA結(jié)合蛋白1(ELAVL1)（mRNA穩(wěn)定性維持蛋白），以增強(qiáng)m5C修飾mRNA的穩(wěn)定性。此外，YTHDF2，也是一種m6A reader蛋白，能夠直接結(jié)合RNA中的m5C，調(diào)節(jié)m5C在編碼和非編碼RNA中的分布，并通過調(diào)節(jié)m5C水平影響rRNA成熟。

總體而言，m5C在穩(wěn)定非編碼和編碼RNA中發(fā)揮重要作用。在tRNA中，m5C調(diào)節(jié)RNA結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，是翻譯精確所必需。在rRNA中，m5C甲基化穩(wěn)定了核糖體的結(jié)構(gòu)構(gòu)象，確保翻譯準(zhǔn)確性，并招募了應(yīng)對氧化應(yīng)激的mRNA亞集到poly核糖體上。m5C在mRNA中對調(diào)控穩(wěn)定性、出核和翻譯至關(guān)重要。例如，一組具有高甲基化m5C位點(diǎn)的mRNA通過NSUN2或YBX1依賴性方式穩(wěn)定，從而影響膀胱癌的發(fā)生或斑馬魚的胚胎發(fā)育。NSUN2增強(qiáng)了ALYREF對細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1A（CDKN1A）mRNA的鑒定，在功能上促進(jìn)了1T3-L3前脂肪細(xì)胞中CDKN1A mRNA的出核和翻譯。

鑒于m5C在維持真核生物tRNA和rRNA的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性方面的重要性，而真核 tRNA 和 rRNA 是維持幾乎所有類型真核細(xì)胞正常生理機(jī)能的重要分子，因此將m5C作為治療方法可能還有很長的路要走。幸運(yùn)的是，不同RNA具有不同的writers，靶向特定writers可以影響特定RNA功能。例如，最近的一項(xiàng)研究表明，靶向NSUN3以調(diào)節(jié)線粒體RNA m5C的位點(diǎn)特異性修飾，在抗癌癥轉(zhuǎn)移中顯示出治療效果。

m1A（N ¹-methyladenosine）

在20世紀(jì)60年代被鑒定出來的m1A是腺苷在N1位點(diǎn)的甲基化，已在tRNA、rRNA、mRNA和lncRNA中被發(fā)現(xiàn)。m1A與m6A修飾密切相關(guān)，不僅因?yàn)?span>m1A在堿性條件下可以重排為m6A（Dimroth重排），而且它們還共有一些調(diào)控因子（圖1）。

目前報(bào)道的人類m1A"writers"包括核糖體甲基化酶（NML，也稱為RRP8）（rRNA）、tRNA甲基轉(zhuǎn)移酶6非催化亞基（TRMT6）-RNA甲基轉(zhuǎn)移酶61A（TRMT61A）復(fù)合體（mRNA和線粒體tRNA）、TRMT61B（線粒體tRNA和rRNA）、TRMT10B（tRNA）和TRMT10C（線粒體tRNA和mRNA）。m1A erasers，包括FTO（tRNA）和ALKBH家族成員ALKBH1（線粒體tRNA）、ALKBH3（tRNA和mRNA）和ALKBH7（線粒體tRNA），與一些m6A erasers重疊或密切相關(guān)。因此，一些m6A readers，即包括YTHDF1-3和YTHDC1在內(nèi)的YTH結(jié)構(gòu)域家族蛋白，已被證實(shí)能夠鑒定m1A修飾（圖2、3、5和表1）。

總的來說，m1A影響RNA堿基對，進(jìn)而影響目標(biāo)RNA分子的結(jié)構(gòu)和功能。人類rRNA和tRNA中存在許多不同的m1A修飾位點(diǎn)。例如，28S rRNA位1322的m1A促進(jìn)60S核糖體亞基形成，位947的m1A對線粒體核糖體結(jié)構(gòu)和功能至關(guān)重要。tRNA位58的m1A對tRNA結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和翻譯啟動(dòng)至關(guān)重要；這一位點(diǎn)m1A缺失可能促進(jìn)tRNA衍生小RNA（tDRs）產(chǎn)生，增強(qiáng)核糖體組裝并引起惡性表型。在mRNA中，m1A分布在每個(gè)mRNA片段中，包括編碼序列（CDS）、5'UTR和3'UTR，其作用似乎取決于區(qū)域或亞細(xì)胞位置。在起始密碼子附近，m1A可能通過改變二級/三級結(jié)構(gòu)或readers對翻譯啟動(dòng)位點(diǎn)（TISs）的識別來調(diào)節(jié)翻譯啟動(dòng)，從而促進(jìn)翻譯。線粒體中5'UTR或CDS中的m1A抑制翻譯，可能是通過影響核糖體掃描或翻譯（圖2、3、5和表1）。

由于m1A與m6A共有一些調(diào)控因子，如YTHDF1-3和YTHDC1，m6A的研究方向可以為m1A提供參考。由于m1A修飾可以影響RNA堿基對，它可能影響miRNA與其他RNA結(jié)構(gòu)（如mRNA 3'UTR、lncRNA和circRNA）的結(jié)合。競爭性內(nèi)源RNA（ceRNA）調(diào)控網(wǎng)絡(luò)近年來受到廣泛關(guān)注，m1A修飾可能為這一理論增添新的概念。

m7G（N ⁷-methylguanosine）

m7G指的是在鳥嘌呤N7位發(fā)生的RNA甲基化，存在于所有鳥苷的約0.4%中，其水平與m1A修飾相似。m7G因形成成熟mRNA、snRNA和snoRNA的5'帽結(jié)構(gòu)（m7GPPPN）而聞名；此外，它在mRNA的5'UTR、CDS和3'UTR所有三個(gè)轉(zhuǎn)錄片段以及pre-mRNA中都富集。m7G也存在于非編碼RNA中，如tRNA的46位、18S rRNA的G1575/G1639位，包括成熟miRNA和pre-miRNA中（圖1）。

RNA鳥嘌呤-7甲基轉(zhuǎn)移酶（RNMT）、METTL1-WD重復(fù)域4（WDR4）復(fù)合體和Williams-Beuren綜合征染色體區(qū)域22蛋白（WBSCR22，也稱為BUD23）被認(rèn)為是m7G的"writers"。RNMT由RNMT激活小蛋白（RAM）激活下，對有效的帽甲基化必需。METTL1通過與WDR4或其他合作伙伴形成復(fù)合體，具有tRNA、內(nèi)部mRNA和pri-miRNA/miRNA的m7G甲基轉(zhuǎn)移酶活性。需要甲基轉(zhuǎn)移酶接頭蛋白TRM112，WBSCR22特別地在18S rRNA中甲基化m7G。在大多數(shù)非編碼RNA中，m7G帽在成熟過程中可能因片段化或進(jìn)一步修飾為m2,2,7G三甲基鳥苷而丟失。例如，三甲基鳥苷合酶1（TGS1）可能作為一個(gè)修飾因子，將snRNAs和snoRNAs的m7G帽高甲基化為m2,2,7G帽結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致它們在核焦點(diǎn)中聚集。m7G帽可以被eIF4E和由CBP80和CBP20組成的帽結(jié)合復(fù)合體（CBC）識別，從而影響RNA成熟、出核和翻譯（圖2-5和表1）。

mRNA上的m7G帽調(diào)節(jié)mRNA過程的多個(gè)階段，包括pre-mRNA剪接、出核、轉(zhuǎn)錄擴(kuò)展、翻譯和降解，并間接增加核糖體合成和翻譯效率。在內(nèi)部mRNA上，m7G甲基化可能影響mRNA翻譯。tRNA中的m7G通過維持tRNA結(jié)構(gòu)完整性來重塑mRNA翻譯體，促進(jìn)其穩(wěn)定性、翻譯能力，并減少核糖體停頓。然而，m7G對rRNA的影響尚未深入研究。在miRNA中，m7G通過拮抗pri-miRNA中的G-四鏈體結(jié)構(gòu)促進(jìn)miRNA加工（圖2-5和表1）。

m7G在mRNA中廣泛存在，是翻譯過程中的關(guān)鍵調(diào)控因子，因此，它可能不是人類疾病中的有效治療靶標(biāo)。m7G調(diào)控因子在不同的RNA和疾病中的作用可能不同。例如，tRNA上的m7G修飾促進(jìn)肺癌進(jìn)展，而let-7 miRNA上的m7G修飾則可能抑制進(jìn)展。m7G修飾促進(jìn)肝細(xì)胞癌和膀胱癌進(jìn)展，但在畸胎瘤中則產(chǎn)生相反效果。

ac4C（N ⁴-acetylcytosine）

除了m5C和hm5C，ac4C是胞嘧啶上的另一種保守修飾，是目前在真核生物RNA中描述的一種乙?；?。像許多RNA修飾一樣，ac4C最初是在tRNA和rRNA中被鑒定，隨后在mRNA中也被發(fā)現(xiàn)。在rRNA中，ac4C分布在哺乳動(dòng)物18S rRNA解碼位點(diǎn)附近的34號和45號螺旋；tRNA中，ac4C分布在真核生物的tRNA^Ser/Leu的D-stem上。在mRNA中，ac4C位點(diǎn)沉積主要在編碼序列(CDS)和5'非翻譯區(qū)(5'UTR) 區(qū)域（圖1）。

N-乙酰轉(zhuǎn)移酶10（NAT10）是一種ATP依賴性RNA乙酰轉(zhuǎn)移酶，目前被認(rèn)為是ac4C的"writer"。它在18S rRNA、tRNA和廣泛的mRNA中催化ac4C修飾。在人類rRNA或tRNA中形成ac4C需要另外兩個(gè)蛋白質(zhì)：是box C/D snoRNA U13，它對18S rRNA乙?；陵P(guān)重要，主要通過及時(shí)的pre-rRNA折疊來實(shí)現(xiàn)。另一個(gè)是含有THUMP結(jié)構(gòu)域1蛋白（THUMPD1）的特異性RNA接頭蛋白，具有可以與NAT10互作并協(xié)同參與tRNA乙?；?span>RNA結(jié)合基序（圖2、3、5和表1）。

在18S rRNA中，ac4C對pre-rRNA加工和核糖體合成至關(guān)重要，可能通過將18S rRNA 3'端轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓瑝A基修飾的環(huán)境來影響翻譯能力，從而與mRNA或tRNA互作。tRNA中ac4C形成的功能尚未理解，但tRNA的ac4C可以促進(jìn)其穩(wěn)定性，并被認(rèn)為是由于快速的tRNA降解通路，作為真核生物tRNA成熟過程的監(jiān)測指標(biāo)。此外，ac4C可以影響mRNA翻譯。mRNA CDS區(qū)域上的ac4C顯著增強(qiáng)了mRNA的穩(wěn)定性并促進(jìn)蛋白翻譯，可能是通過影響其在翻譯過程中與相應(yīng)tRNA的互作。然而，5'UTR上的ac4C修飾主要通過直接和間接介導(dǎo)的精確位點(diǎn)特異性來影響翻譯起始：強(qiáng)AUG起始密碼子附近的ac4C修飾可以抑制翻譯，而弱翻譯起始啟動(dòng)位點(diǎn)下游的ac4C修飾則可以促進(jìn)翻譯（圖2、3、5和表1）。

作為一種新發(fā)現(xiàn)的RNA修飾，ac4C在很大程度上仍然未知，特別是它的調(diào)控因子和分子功能。目前只確認(rèn)了一個(gè)writer，還沒有鑒定出erasers和readers。已有報(bào)道顯示ac4C在rRNA、tRNA以及mRNA的CDS和UTR區(qū)域中的功能，然而相關(guān)的研究還很少。需要進(jìn)行更多的調(diào)查研究。

Ψ（Pseudouridine）

大約70年前發(fā)現(xiàn)的Ψ（假尿苷）是尿苷的C5-糖苷異構(gòu)體，其中雜環(huán)的C5原子與戊糖的C1'原子相連。Ψ存在于幾乎所有類型的RNA中，包括編碼和非編碼RNA，在物種間高度保守（圖1）。

在人類中已經(jīng)鑒定出13種Ψ的“writers”，其中之一是Dyskerin假尿苷合成酶1（DKC1），它是H/ACA snoRNP復(fù)合體的催化亞基，該復(fù)合體催化rRNA假尿苷化，需要RNA介導(dǎo)發(fā)揮其催化活性。其余12種writers是不依賴RNA的單個(gè)假尿苷合酶（PUSs）：PUS1、PUSL1、PUS3、TRUB1、TRUB2、PUS7、PUS7L、RPUSD1-4和PUS10；這些酶具有特定的細(xì)胞定位和RNA靶標(biāo)。到目前為止，還沒有已知的Ψ erasers和readers。erasers缺失可能是由于由核糖和堿基形成的相對惰性的C-C鍵，導(dǎo)致假尿苷化過程不可逆（圖2、5和表1）。

以往研究表明，Ψ在RNA生物發(fā)生、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和功能中發(fā)揮著功能作用，參與調(diào)控基因表達(dá)。tRNA包含許多假尿苷化位點(diǎn)，這些位點(diǎn)對維持穩(wěn)定的tRNA結(jié)構(gòu)、介導(dǎo)tRNA密碼子-反密碼子堿基配對至關(guān)重要，因此參與翻譯過程。Ψ還通過改變tRNA來源片段的性質(zhì)來抑制異常蛋白質(zhì)合成。與tRNA情況類似，Ψ也豐富地存在于各種rRNA區(qū)域，有助于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形成。此外，Ψ有助于核糖體加工和功能，以確保蛋白質(zhì)合成中的翻譯準(zhǔn)確性。在snRNA中，Ψ被預(yù)測影響結(jié)構(gòu)和RNA-RNA或RNA-RBP互作，以在前mRNA剪接中發(fā)揮作用。Ψ還參與調(diào)節(jié)pre-mRNA加工、mRNA結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、翻譯準(zhǔn)確性和終止，這是除tRNA和rRNA修飾之外的另一種翻譯調(diào)控機(jī)制（圖2、5和表1）。

盡管Ψ在幾十年前就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但它對多種細(xì)胞過程的貢獻(xiàn)才剛剛開始被揭示。與ac4C類似，新事物總是需要時(shí)間來理解。闡明Ψ的erasers和readers將是未來的關(guān)鍵研究方向之一。特別是，Ψ已經(jīng)被應(yīng)用在生成高效的 mRNA疫苗中，這是這種修飾的臨床應(yīng)用，并且對進(jìn)一步研究具有潛在價(jià)值。

尿苷化（Uridylation,U-tail）

除了普遍的同源poly (A)尾巴之外，由非模型加成組成的尿苷化似乎是3' RNA末端第二大的修飾。尿苷化可以發(fā)生在包括mRNAs在內(nèi)的所有真核RNA類別上，以及包括U6剪接體RNA、gRNA、siRNA、miRNA、Piwi互作RNA（piRNA）、rRNA和tRNA在內(nèi)的非編碼RNA上。尿苷化還靶向病毒RNA標(biāo)記（圖1）。

在不同的底物中，尿苷化由不同的末端尿苷酸轉(zhuǎn)移酶（TUTases）催化，這些酶屬于非典型末端核苷酸轉(zhuǎn)移酶（TENTs）家族。在核內(nèi)U6 snRNA中，U6 TUT酶（TUT1）在3'端特別添加或恢復(fù)至少四個(gè)尿苷。TUT4和/或?qū)儆?span>TENT3亞家族的TUT7是其他細(xì)胞尿苷化的主要"writers"。尚未報(bào)道尿苷化erasers和修飾因子（modifiers），而尿苷化readers包括LSM1-7復(fù)合體（靶向寡尿苷化）、DIS3L2（靶向寡尿苷化和多尿苷化）和La蛋白（圖2和表1）。

尿苷化從多個(gè)方面改變RNA命運(yùn)，包括RNA成熟、功能、穩(wěn)定性和衰變。尿苷化對U6 snRNA成熟和3'穩(wěn)定至關(guān)重要，以執(zhí)行剪接功能并啟動(dòng)gRNA成熟。尿苷化在miRNA中的功用多樣。例如，TUT介導(dǎo)的pre-miRNA尿苷化是miRNA生物生成的關(guān)鍵步驟，涉及修復(fù)或移除有缺陷的pre-miRNA、arm轉(zhuǎn)換和Dicer加工。尿苷化在miRNA 3'端可以鑒定非典型靶位點(diǎn)；另一方面可能通過直接影響miRNA 3'UTR互作來消除靶基因抑制。此外，尿苷在3'端添加促進(jìn)miRNA降解，同樣也適用于其他小RNA，如siRNAs和piRNAs。許多研究表明，尿苷化促進(jìn)了5'-3'mRNA或3'-5' mRNA衰變，主要通過招募去腺苷酸酶、脫帽酶和外切核酸酶介導(dǎo)。尿苷化還通過各種機(jī)制調(diào)節(jié)翻譯效率，例如mRNA不穩(wěn)定以及rRNA和tRNA周轉(zhuǎn)。此外，病毒RNA尿苷化參與抗病毒防御。尿苷化的ncRNAs在外泌體中過表達(dá)，表明尿苷化介導(dǎo)RNA分選到外泌體中（圖2、4和表1）。

尿苷化可以作用于真核細(xì)胞中幾乎所有類別的RNA，進(jìn)一步鑒定"writers"及其輔助因子在鑒定特定RNA底物方面以及調(diào)節(jié)去尿苷化和決定尿苷化轉(zhuǎn)錄本命運(yùn)的erasers和readers，無疑是深入理解調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。尿苷化的細(xì)胞類型和疾病特異性模式在揭開尿苷化在細(xì)胞生物學(xué)中的作用方面也至關(guān)重要。

腺苷-肌苷（A-to-I）RNA編輯（Adenosine-to-inosine editing）

A-to-I編輯是一種通過脫氨作用將腺苷轉(zhuǎn)換為肌苷的RNA分子修飾，是在哺乳動(dòng)物中普遍存在的一種共轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后修飾。A-to-I編輯廣泛發(fā)生在pre-mRNA、mRNA、非編碼RNA（如miRNA、lncRNA）以及tRNA中，甚至在病毒RNA中也存在。A-to-I RNA編輯通常靶向由倒置Alu重復(fù)元件形成的雙鏈RNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)主要位于內(nèi)含子和非翻譯區(qū)域，而在編碼外顯子中較少。

A-to-I編輯是腺苷殘基直接轉(zhuǎn)換為肌苷殘基過程，這不是一個(gè)傳統(tǒng)的“writer”過程，因此A-to-I編輯的“writer”也是編輯器。腺苷脫氨酶tRNA特異性1（ADAT1）負(fù)責(zé)在真核生物tRNA中將腺苷37脫氨化為肌苷，而某些tRNA上34位的A-to-I轉(zhuǎn)換由ADAT2和ADAT3催化。其他A-to-I編輯事件由作用于RNA的腺苷脫氨酶（ADAR）家族成員催化，這些在哺乳動(dòng)物中保守。ADARs擁有相似的功能域結(jié)構(gòu)，包括雙鏈RNA結(jié)合域（dsRBDs）和一個(gè)較大的催化腺苷脫氨酶域。ADAR有三個(gè)成員：ADAR1和ADAR2脫氨雙鏈（ds）RNA，而ADAR3可以結(jié)合dsRNA以及單鏈（ss）RNA。ADAR3缺乏編輯活性，可能通過與其他ADARs競爭性結(jié)合dsRNA來降低這些酶的效率。

與其它附加化學(xué)修飾不同，A-to-I編輯可能不會(huì)受到erasers、modifiers和readers的進(jìn)一步調(diào)控。通常這種特定腺苷編輯可以誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄組多樣性，并影響靶RNA功能。盡管A-to-I編輯在編碼區(qū)域發(fā)生的概率相對較低，但研究表明它通過改變蛋白質(zhì)密碼子影響蛋白質(zhì)翻譯和功能。例如，在結(jié)直腸癌中，RHOQ轉(zhuǎn)錄本的A-to-I編輯導(dǎo)致RHOQ蛋白136位的天冬酰胺被絲氨酸替代，從而導(dǎo)致RHOQ活性增加和癌癥侵襲潛力增強(qiáng)。在UTR中，A-to-I RNA編輯可以調(diào)節(jié)包括轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯和降解在內(nèi)的RNA過程。例如，ADAR1直接編輯XIAP和MDM2 mRNA的3'UTR，以促進(jìn)這些mRNAs的核保留。A-to-I編輯有助于招募穩(wěn)定化的RNA結(jié)合蛋白人抗原R（HuR）到CTSS mRNA的3'UTR，從而增強(qiáng)CTSS mRNA的穩(wěn)定性和翻譯。此外，3'UTR中的A-to-I RNA編輯有抑制miRNAs與靶基因互作的潛力，以阻礙轉(zhuǎn)錄后抑制活性。內(nèi)含子中的A-to-I RNA編輯通常調(diào)控可變剪接過程。例如，ADAR1缺失可能導(dǎo)致ABCB1基因內(nèi)含子27的可變剪接，產(chǎn)生帶有保守內(nèi)含子的轉(zhuǎn)錄本，導(dǎo)致無意義介導(dǎo)的mRNA衰減和ABCB1 mRNA穩(wěn)定性降低。miRNA中的A-to-I RNA編輯可能影響miRNA的生物生成和功能。A-to-I RNA編輯還抑制內(nèi)含子中的Alu元件形成雙鏈RNA結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致線性mRNA和circRNAs的生成變化。

一些報(bào)告表明，pri-miRNA或pre-miRNA中的A-to-I RNA編輯可能引起局部結(jié)構(gòu)構(gòu)象變化，導(dǎo)致片段化抑制和成熟miRNA生物生成減少。相反，一些A-to-I RNA編輯可能不干擾或促進(jìn)miRNA生物生成。特別是ADARs也可能作為RNA結(jié)合蛋白與pre-miRNA直接結(jié)合，通過不依賴于相鄰A-to-I編輯事件的方式促進(jìn)miRNA加工。成熟miRNAs或siRNAs中的A-to-I編輯可能影響它們對靶mRNA的選擇和沉默效率。在lncRNAs中，A-to-I編輯可以影響它們的二級結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和與其他分子的互作。例如，lncRNAs中的A-to-I RNA編輯可能影響lncRNA-miRNA互作，因此改變它們的miRNA海綿功能。在tRNAs中，A-to-I編輯與它們的解碼能力密切相關(guān)。在病毒RNA中，A-to-I RNA編輯可以直接靶向RNA病毒的基因組或轉(zhuǎn)錄組來調(diào)控病毒致病性以及宿主先天免疫反應(yīng)。

盡管如此，這個(gè)領(lǐng)域還有很多問題有待解答。編輯器如何選擇A-to-I編輯的靶位點(diǎn)？盡管以前的研究已經(jīng)鑒定了許多人類RNA分子中的A-to-I編輯位點(diǎn)，但這些編輯對絕大多數(shù)RNA位點(diǎn)的意義仍然不清楚。由于A-to-I編輯可以通過多種機(jī)制調(diào)控基因表達(dá)，它可能是協(xié)助或替代RNA干擾的潛在方法。除了影響miRNA-3'UTR和miRNA-lncRNA互作外，A-to-I編輯還可能影響miRNA-circRNA互作，這尚未得到驗(yàn)證。對RNA編輯的進(jìn)一步研究可能為精確基因編輯提供經(jīng)驗(yàn)。

小結(jié)：

• m6A修飾：在真核生物中豐富的mRNA修飾，通過m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體(MTC)介導(dǎo)，涉及多種細(xì)胞過程，包括轉(zhuǎn)錄、成熟、定位、翻譯和降解。

• m5C修飾：在tRNA和rRNA中豐富，由NSUN家族成員和DNMT2引入，影響RNA結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。

• m1A修飾：在多種RNA類型中存在，與m6A修飾密切相關(guān)，影響RNA分子結(jié)構(gòu)和功能。

• m7G修飾：在成熟mRNA的5'帽結(jié)構(gòu)中形成，對RNA成熟、出核和翻譯有重要作用。

• ac4C修飾：在rRNA、tRNA和mRNA中發(fā)現(xiàn)，由NAT10介導(dǎo)，促進(jìn)mRNA穩(wěn)定性和翻譯。

• Ψ修飾：在幾乎所有類型的RNA中存在，對RNA的生物發(fā)生、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和功能有重要作用。

• 尿苷化修飾：在eukaryotic RNAs的3'末端發(fā)生，影響RNA的成熟、功能、穩(wěn)定性和衰變。

• A-to-I編輯：在RNA分子中將腺苷轉(zhuǎn)化為肌苷，由ADAR家族成員催化，影響mRNA的轉(zhuǎn)運(yùn)、翻譯和降解。

近年來，免疫細(xì)胞異常在人類疾病中的研究進(jìn)展迅速，RNA修飾在免疫細(xì)胞的多個(gè)生物學(xué)過程中發(fā)揮作用，包括發(fā)育、分化、激活、遷移和極化，從而調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，并參與某些免疫相關(guān)疾病。m6A、m5C、m1A、m7G、ac4C、Ψ、尿苷化修飾和腺苷-肌苷(A-to-I)RNA編輯在內(nèi)的RNA修飾在免疫細(xì)胞生物學(xué)中的關(guān)鍵作用。通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的生物學(xué)過程，RNA修飾可以參與免疫相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制，如癌癥、感染、炎癥和自身免疫疾病。

圖6：各種癌癥中免疫細(xì)胞相關(guān)的RNA修飾

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參考文獻(xiàn)：

Cui L, Ma R, Cai J, Guo C, Chen Z, Yao L, Wang Y, Fan R, Wang X, Shi Y. RNA modifications: importance in immune cell biology and related diseases. Signal Transduct Target Ther. 2022 Sep 22;7(1):334. pii: 10.1038/s41392-022-01175-9. doi: 10.1038/s41392-022-01175-9. PubMed PMID: 36138023.