酶介導(dǎo)的核酸化學(xué)修飾是基因表達(dá)不可或缺的調(diào)控因子。不斷發(fā)展的技術(shù)驅(qū)動(dòng)人們對這些修飾的生物化學(xué)和生物學(xué)意義的理解和認(rèn)識，這些技術(shù)使這些標(biāo)記能夠精確檢測、繪制和操作。在這里，作者對核酸修飾研究的最新技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。對于所討論的每個(gè)修飾（N6-甲基腺苷、5-甲基胞苷、肌苷、假尿苷和 N4-乙酰胞苷），作者首先介紹其定位和檢測的“金標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)，，然后討論用于解決金標(biāo)準(zhǔn)的任何缺點(diǎn)的技術(shù)。通過突出這些技術(shù)的共性和差異，作者希望提供一個(gè)關(guān)于該領(lǐng)域當(dāng)前狀態(tài)的視角，并為未來技術(shù)的開發(fā)制定指導(dǎo)方針。

圖片來源：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.07.036

核酸(RNA和DNA)通常帶有化學(xué)修飾，與DNA相比，RNA修飾的數(shù)量和化學(xué)多樣性更多。這些修飾可以影響遺傳信息的傳遞，這為基因表達(dá)增加了一個(gè)關(guān)鍵的調(diào)控層。因此，繪制這些修飾在基因組/轉(zhuǎn)錄組中的作用是這一領(lǐng)域的極大興趣。修飾的安裝和移除是由幾種酶嚴(yán)格控制的。安裝過程，通常稱為修飾“寫入”，通常由要修飾的堿基的序列上下文或結(jié)構(gòu)上下文控制。與原始的未修飾堿基相比，修飾產(chǎn)生獨(dú)特的化學(xué)特征，通常會(huì)影響蛋白質(zhì)對堿基的堿基配對、反應(yīng)性或認(rèn)知。測序技術(shù)利用這些獨(dú)特的化學(xué)特征來區(qū)分修飾的堿基和未修飾的堿基，從而可以對堿基進(jìn)行定位。

盡管這些技術(shù)是映射和確定目標(biāo)修改的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但它們并非沒有缺點(diǎn)。雖然BS-seq對于檢測第5位修飾的胞苷非常有用，但不能區(qū)分5mC和5-羥甲基胞苷(5hmC)，其10 - 11易位(TET)介導(dǎo)的氧化產(chǎn)物被認(rèn)為具有自己的表觀遺傳特性。此外，依賴抗體的方法，受到抗體交叉反應(yīng)問題的困擾。為了解決這些缺點(diǎn)，需要不斷開發(fā)新技術(shù)，以補(bǔ)充這些黃金標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的缺點(diǎn)。使用這些技術(shù)，研究人員可以得到重要的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步刺激技術(shù)創(chuàng)新面向不僅對這些堿基進(jìn)行測繪和檢測，還可以確定修飾的占用或直接操縱其在給定地點(diǎn)的存在。

在本文中，作者將總結(jié)用于映射（檢測）DNA 和/或 mRNA 中豐富的幾種核酸修飾的技術(shù)現(xiàn)狀：m6A、DNA 中的 5mC、RNA 中的 m5C 和肌苷。作者將概述每種技術(shù)的基本原則，并評估其優(yōu)缺點(diǎn)。通過這篇綜述，作者希望對表觀遺傳學(xué)和內(nèi)標(biāo)組學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，并對利用這些原則的未來技術(shù)的發(fā)展起到啟發(fā)作用。

對于這里討論的每個(gè)修飾，都需要新技術(shù)來進(jìn)一步了解它們的定位和占用情況。作者特別想提請注意后一種方法，因?yàn)闇?zhǔn)確的占用通常不是許多繪制核酸修飾圖的技術(shù)的特征。 這對于 m6A 和 m5C 等修飾尤其重要，因?yàn)樵诮o定位點(diǎn)的修飾占用率可能因細(xì)胞條件而異。樣的修飾尤其重要，因?yàn)樾揎椩诮o定位點(diǎn)的占用可能因細(xì)胞條件而異。所討論的技術(shù)已經(jīng)或有潛力推動(dòng)各自的子領(lǐng)域向前發(fā)展，并為解決其缺點(diǎn)的新技術(shù)的開發(fā)提供靈感，正如這些技術(shù)對其子領(lǐng)域的早期技術(shù)所做的那樣。理想情況下，未來的技術(shù)將著眼于減少檢測偏差和測量占用率，并易于應(yīng)用。

每種修飾的生物發(fā)生反應(yīng)

圖片來源：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.07.036

利用這些技術(shù)，未來的研究將能夠更準(zhǔn)確地將這些修飾放在表觀基因組和外顯子組中，并能夠提供關(guān)于哪些修飾在哪個(gè)RNA分子中或在哪個(gè)基因組位點(diǎn)上的更完整的圖像。當(dāng)檢測和映射時(shí)，這些修飾的影響可以以低通量、特定地點(diǎn)的方式進(jìn)行調(diào)查。通過揭示用于進(jìn)一步研究的單個(gè)靶點(diǎn)，這些技術(shù)有可能增強(qiáng)人們對基因表達(dá)如何被核酸修飾調(diào)控的機(jī)制理解。

此外，這些技術(shù)還可能對人類健康產(chǎn)生影響。研究人員使用液體活檢來收集游離DNA，并分析其甲基化含量作為疾病的標(biāo)志物。鑒于這里討論的RNA修飾水平和位置可以作為潛在的生物標(biāo)志物，如癌癥，這些技術(shù)是否也能應(yīng)用于檢測液體活檢樣本中的診斷性RNA修飾，將是一件令人著迷的事情。隨著新技術(shù)的發(fā)展，更準(zhǔn)確和有效地繪制這些修改，它們的診斷潛力只會(huì)增加。（生物谷 世聯(lián)博研Bioexcellence）

小編推薦會(huì)議  2021基因治療與核酸藥物開發(fā)高峰論壇

http://meeting.世聯(lián)博研Bioexcellence/2021Gene