3. m5C——RNA測序提出對擬南芥轉錄組復雜性的新見解
發表期刊：Nucleic Acids Research
影響因子：11.5
發表時間：2020.08.20
文章鏈接：New insights into Arabidopsis transcriptome complexity revealed by direct sequencing of native RNAs
擬南芥轉錄組在不同條件下得到了廣泛的研究和鑒定。然而，目前大多數的“RNA測序”技術都產生了相對較短的閱讀長度，并且需要一個反轉錄步驟，從而阻礙了對轉錄組復雜性的有效表征。本文，作者使用新的牛津納米孔技術(ONT)進行了具有特殊讀取長度的直接RNA測序(DRS)。證明了擬南芥轉錄組的復雜性被大大低估了。用ONT直接進行RNA測序在營養和生殖發育階段鑒定了新的轉錄子亞型。作者使用TrackCluster軟件確定了可變轉錄起始(ATI)、可變多聚腺苷酸化(APA)、可變剪接(AS)和融合轉錄。并鑒定了超過38500個新的轉錄亞型，包括六類可能由不同的RNA加工機制導致的融合轉錄。此外，通過Tombo算法，作者發現mRNA中有豐富的m5C修飾，這與最近發現的mRNA中m5C修飾對其長距離移動至關重要的發現相一致。綜上所述，ONT-DRS在新型RNA亞型和RNA堿基修飾的識別和功能表征方面具有優勢，并明顯改善了對擬南芥基因組的注釋。
圖例：比較mRNA、總mRNA和包含tRNA結構(TLS)的mRNA的m5C修飾。
4. m5C——長期m5C甲基化動力學在藍藻中的表型適應
發表期刊：MOLECULAR BIOLOGY AND EVOLUTION
影響因子：11.062
發表時間：2020.10.06
文章鏈接：Long-term m5C methylome dynamics parallel phenotypic adaptation in the cyanobacterium Trichodesmium
現代生物學的一個主要挑戰是理解短期生物反應如何影響長期進化適應，長期進化適應被定義為對新環境適應能力的基因改變。由于它們對食物網、生物地球化學循環和氣候的影響，這對于正在經歷快速變化的全球重要微生物尤其重要。甲基化等表觀遺傳修飾已被證明會影響短期的生物反應，最終影響對環境變化的長期適應反應。然而，對于非模式的、具有重要生態意義的微生物在環境適應過程中長期甲基化動力學的實證研究仍然很少。本文中作者展示了在海洋原核生物中第一個經驗證據，作者使用一個與生物地球化學上重要的海洋藍細菌進行了7年的進化實驗(1000多代)證實了長期m5C的甲基修飾與對CO2的表型適應相關。此外，作者也確定了m5C的甲基化位點，這些位點在高濃度CO2下迅速變化，并且在CO2選擇過程中至少保持了4.5年。然而，經過7年的CO2選擇后，最初對高CO2有反應的m5C甲基化水平回到了跟過去的環境CO2相同的水平。與此同時，無論CO2濃度如何，高CO2適應細胞系的生長和N2固定率都明顯高于環境CO2適應細胞系，這與遺傳同化理論相一致。這些數據表明，在回到祖先的甲基化水平之前，CO2響應m5C的甲基化維持了4.5年，同時表型也在適應環境的變化。這項研究中對全球分布的海洋原核生物的觀察為全球變化下的生物地球化學重要特征提供了關鍵的進化見解。
圖例：在4.5年和7年的時間點上藍藻的N2固定和生長速率。
5. m5C——泛癌分析揭示了m5C調節因子的基因改變、分子機制和臨床相關性
發表期刊：Clinical and Translational Medicine
影響因子：7.919
發表時間：2020.09.10
文章鏈接：A pan-cancer analysis reveals genetic alterations, molecular mechanisms, and clinical relevance of m5C regulators
RNA修飾是由三個調節因子的協同作用決定的：甲基轉移酶(Writer)，RNA結合蛋白(Reader)，和去甲基化酶(Eraser)。目前，m5C調控過程由8個甲基轉移酶和2個RNA結合蛋白組成，m5C的去甲基酶目前尚未被識別。目前的證據表明，這些調節因子介導的m5C參與了細胞分化和凋亡。編碼這些調控因子的基因突變與各種人類疾病有關，在許多癌癥中已經觀察到表達水平的變化。然而，m5C調控因子在癌癥中的作用仍然不明確。因此，研究m5C調控因子對多種癌癥治療靶點的基因改變和功能紊亂具有重要價值。本文中作者從TCGA數據庫中收集了33種癌癥的數據，并選取至少2個正常對照的23例腫瘤進行差異表達分析，發現四種調控因子(NSUN1、NSUN2、NSUN5和ALYREF)在大多數癌癥中表達明顯上調，而其他調控因子表達略有改變。同時，進行t檢驗分析發現與TCGA數據庫中的正常對照相比，這四種調控因子在多種癌癥中明顯高表達。綜上所述，作者的研究強調了m5C在泛癌中的作用，也為后續其他研究人員挖掘和驗證提供理論依據。
圖例：pan - cancer中m5C調控因子的基因和表達改變
6. m5C——結合多個序列特性預測RNA序列中m5C的修飾
發表期刊：Molecular Therapy
影響因子：7.032
發表時間：2020.09.04
文章鏈接：Prediction of m5C Modifications in RNA Sequences by Combining Multiple Sequence Features
5-甲基胞嘧啶(m5C)是一種眾所周知的轉錄后修飾，在RNA代謝、tRNA識別和應激反應等生物過程中發揮重要作用。傳統的識別m5C位點的高通量技術通常耗時且昂貴。此外，在后基因組時代，RNA序列的數量呈現爆炸性增長。因此，迫切需要基于計算機學習的方法來快速、高精度地預測RNA
的m5C修飾。文章中提出了一個新的基于SVM的工具，稱為iRNA-m5C_SVM，通過結合多個序列特征來識別擬南芥中m5C位點。首先對常用的8種特征提取方法進行了系統研究。然后，選取四個表現良好的特征來構建一個綜合模型，包括位置特異性、核苷酸組成、三核苷酸的電子-離子相互作用電位和一般平行相關的二核苷酸組成。10倍以上的交叉驗證和獨立檢驗的評估準確率分別達到73.06%和80.15%，表明在現有模型中對擬南芥內m5C位點的預測性能很好。本文中提出的模型可以成為進一步研究植物中m5C修飾位點的一個很有前景的選擇。
圖例：結合多序列特征的m5C識別預測器的流程圖