陆发隆团队报道细胞周期调控新机制：RNA 3’末端修饰学术资讯

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RNA poly(A)尾巴是成熟mRNA的重要组成部分，对mRNA的命运和功能起着重要的调控作用。细胞有丝分裂受转录和转录后水平的高度调控。之前有研究表明有丝分裂M期（分裂期）和S期（DNA复制期）相比仅有少量基因的RNA poly(A)尾巴长度发生明显的变化。因此RNA poly(A)尾巴在细胞有丝分裂过程中的动态和重要性仍然知之甚少。
近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所陆发隆研究组在iScience上发表题为Dynamic RNA 3' Uridylation and Guanylation during Mitosis的文章（刘玉胜博士为本论文的第一作者），本研究发现在有丝分裂的过程中RNA poly(A)尾巴3’端添加的非A碱基修饰随细胞周期有着全局性的动态变化，提示RNA poly(A)尾巴的末端修饰可能在细胞周期中有着重要的作用。

2016年Narry Kim实验室通过TAIL-seq技术分析了体细胞在M期和S期poly(A)尾巴长度的动态变化，发现只有不超过2%的基因在这两个时期RNA poly(A)尾巴的长度发生了两倍以上的变化【1】。并且这些poly(A)尾巴只要在两个时期长度都长于20 nt，其长度变化并不影响相应mRNA的翻译。通过重新分析该套发表的TAIL-seq数据，本研究发现RNA poly(A)尾巴在M期和S期的3’末端非A碱基修饰发生了全局性的变化。
此前的研究表明mRNA的poly(A)尾巴并不是纯的A碱基，在3’末端和内部都还存在着另外三种碱基(G，U，C)的掺入【2-4】。其中有研究表明poly(A)尾巴末端的U修饰能促进poly(A)尾巴的快速降解【5】，而G修饰能够保护poly(A)尾巴的缩短从而稳定mRNA【6】。本研究发现90%以上的基因编码的mRNA在S期有着比M期更高的末端U修饰，并且S期更高的U修饰与S期存在更多的无poly(A)尾巴转录本正相关。相反地，67%的基因编码的mRNA在M期有着比S期更高的末端G修饰。
总的来说，本研究发现在体细胞细胞周期中RNA poly(A)尾巴的末端修饰随细胞周期有着全局性的变化，末端的U修饰在S期积累，因此在S期附近可能在发生转录组水平的RNA末端U修饰介导的RNA降解；而在M期附近RNA末端的G修饰可能稳定RNA poly(A)尾巴。这两种修饰协同可能对细胞周期有着重要的转录后调控作用。
据悉，本研究是在做其他研究时分析已发表的公共数据时的一个偶然发现，作者觉得很有意思，因此尽快将此初步发现发表出来，希望能帮助推动从新的角度去思考细胞周期调控。未来还需进行进一步功能研究来证实这种潜在的调控功能。当然，末端修饰之外，poly(A)尾巴内部的非A碱基修饰在细胞周期中的动态与调控也是有待下一步回答的有趣的问题。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101402
参考文献：1. Park, J.E., et al., Regulation of Poly(A) Tail and Translation during the Somatic Cell Cycle. Mol Cell, 2016. 62(3): p. 462-471.2. Chang, H., et al., TAIL-seq: genome-wide determination of poly(A) tail length and 3' end modifications. Mol Cell, 2014. 53(6): p. 1044-52.3. Liu, Y., et al., Poly(A) inclusive RNA isoform sequencing (PAIso-seq) reveals wide-spread non-adenosine residues within RNA poly(A) tails. Nat Commun, 2019. 10(1): p. 5292.4. Legnini, I., et al., FLAM-seq: full-length mRNA sequencing reveals principles of poly(A) tail length control. Nat Methods, 2019. 16(9): p. 879-886.5. Lim, J., et al., Uridylation by TUT4 and TUT7 marks mRNA for degradation. Cell, 2014. 159(6): p. 1365-76.6. Lim, J., et al., Mixed tailing by TENT4A and TENT4B shields mRNA from rapid deadenylation. Science, 2018. 361(6403): p. 701-704.

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