网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Cell | 磷酸骨架表观转录组学:天然RNA硫代磷酸修饰及其写入酶系统的发现

0
分享至


撰文 |水王星

在RNA生物学中,转录后修饰被称为 表观转录组(epitranscriptome) 。已知天然RNA修饰超过150种,但它们几乎全部发生在核糖或碱基上。磷酸骨架长期被视为只负责连接核苷酸的惰性支架,从未发现天然修饰。与此同时,硫代磷酸酯(phosphorothioate,PS)修饰在治疗性寡核苷酸中广泛应用,它用硫原子取代磷酸上非桥接氧,可提高核酸酶抗性和生物利用度。细菌和古菌DNA中早已发现PS修饰,但天然RNA中是否存在PS一直缺乏可靠证据。此前有质谱研究提示细菌和真核RNA可能存在PS,后续却被证明信号误判为核糖甲基化。因此, 领域内亟需正交验证、单核苷酸分辨率的方法,来回答天然RNA磷酸骨架是否真的存在修饰,以及谁负责写入、有何功能。

近日,来自 魏茨曼科学研究所Schraga Schwartz、科罗拉多州立大学Thomas J. Santangelo、东京都立大学Masato Taoka团队 在Cell期刊发表了题为Phosphate backbone epitranscriptomics: Discovery of natural RNA phosphorothioates and their writer machinery的研究论文。 该研究开发了两种正交的PS检测方法,在多种古菌中发现了天然存在的RNA PS修饰,并鉴定出负责其写入的Esti酶家族。这些修饰位于rRNA和tRNA的保守热点,受硫可用性和温度动态调控,并参与tRNA稳定性和高温生长。


为了在单核苷酸分辨率下精准定位RNA上的硫代磷酸修饰位点,研究团队开发了两种正交的检测方法 。第一种是基于碘特异性切割硫代磷酸键原理的Io-seq测序技术,通过对比碘处理组与对照组的RNA断裂位点,可定量检测修饰位点;另一种是多重化版本的mlo Io-seq,可同时处理最多32个样本,提升检测通量与定量准确性。同时,研究团队还采用液相色谱 - 串联质谱(LC-MS/MS)技术,从化学层面直接验证修饰的存在与立体构型。

利用上述方法,研究团队在嗜热古菌Thermococcus kodakarensis中首次发现了天然RNA硫代磷酸修饰。 这些修饰集中出现在16S rRNA的两个保守位点,以及多种tRNA的D茎10-11位,均为Rp构型的立体特异性修饰 。进一步实验发现,这些修饰的水平受环境调控,培养基中的硫元素含量会显著影响修饰水平,同时部分位点的修饰程度随生长温度升高而上升。

在此基础上,研究团队鉴定出了负责写入RNA硫代磷酸修饰的酶家族,并将其命名为Esti(enzyme for sulfur transfer to internucleotide linkages,核苷酸间硫转移酶)。该家族可分为两个亚类:Esti-A包含PUA结构域,Esti-B包含THUMP样结构域,二者均拥有保守的PAPS还原酶结构域与全新的PAD结构域。基因敲除实验显示,Esti-A家族的TK1315负责tRNA上的硫代磷酸修饰,敲除该基因后tRNA的修饰完全消失;而Esti-B家族的TK2167负责rRNA的修饰,该基因对细胞存活至关重要,无法成功敲除。

跨物种进化分析显示,Esti酶家族仅存在于厌氧古菌中,其中Esti-B的分布与物种的最适生长温度高度相关,提示其在高温适应中的作用。功能实验证实,缺失tRNA硫代磷酸修饰的突变株在95℃高温下生长显著变慢;体外熔解实验证明, 硫代磷酸修饰可直接提升tRNA的热稳定性,使解链温度升高1.3℃至2.9℃ 。结构分析进一步发现,rRNA上的硫代磷酸修饰位点均位于核糖体的功能核心区,包括肽基转移酶中心、tRNA结合的P位与E位,且暴露于核糖体表面,提示其可能调控核糖体功能。

这项研究首次将天然RNA修饰的范畴从碱基与核糖拓展到了磷酸骨架,改写了表观转录组的定义边界。新发现的Esti酶家族为位点特异性、立体特异性的RNA骨架编辑提供了天然的工具,有望应用于RNA生物技术与核酸药物研发。同时,这一发现也为理解极端环境微生物的生存适应机制、探索RNA修饰的进化起源提供了全新的视角。


https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.08.034

制版人: 十一

学术合作组织

(*排名不分先后)



战略合作伙伴

(*排名不分先后)

推荐直播

转载须知

【原创文章】BioArt原创文章,欢迎个人转发分享,未经允许禁止转载,所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利,违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘


点击主页推荐活动

关注更多最新活动!


特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
妻子约男网友宾馆缠绵,事后男网友要收钱,2012年她拒付嫖资被分尸了

妻子约男网友宾馆缠绵,事后男网友要收钱,2012年她拒付嫖资被分尸了

汉史趣闻
2026-10-22 14:58:02
“女童被泳池排水口吸入不幸身亡”事故调查报告发布:回水管口安全防护罩缺失

“女童被泳池排水口吸入不幸身亡”事故调查报告发布:回水管口安全防护罩缺失

澎湃新闻
2026-10-22 09:56:30
安全高于一切!雷军:小米已交付超80万辆车 均价超26万、成立独立汽车安全研究中心

安全高于一切!雷军:小米已交付超80万辆车 均价超26万、成立独立汽车安全研究中心

快科技
2026-10-22 09:28:10
班凯罗你太狠了,首秀就创造80年NBA独一无二纪录,2.3亿真不贵

班凯罗你太狠了,首秀就创造80年NBA独一无二纪录,2.3亿真不贵

大西体育
2026-10-22 11:38:05
利拉德回归25+6开拓者轻取太阳,杨瀚森5分2板莫兰特14+8

利拉德回归25+6开拓者轻取太阳,杨瀚森5分2板莫兰特14+8

湖人崛起
2026-10-22 12:27:50
一日本高管防火期硬闯禁区偷钓极危鱼类,开的日产车烧毁了蒙古八成保护区

一日本高管防火期硬闯禁区偷钓极危鱼类,开的日产车烧毁了蒙古八成保护区

老郭在学习
2026-10-21 15:32:12
一辆 “AI 原生汽车”,要重新定义什么?

一辆 “AI 原生汽车”,要重新定义什么?

晚点LatePost
2026-10-22 14:15:16
神木问界起火事件,让人们见识到了三个新名词

神木问界起火事件,让人们见识到了三个新名词

清书先生
2026-10-22 14:42:06
北京户口看起来真的要开始松了

北京户口看起来真的要开始松了

微微热评
2026-10-22 12:27:38
旭日旗进境外课堂,陈宇昕家境曝光,南京方面如何回应?

旭日旗进境外课堂,陈宇昕家境曝光,南京方面如何回应?

平老师666
2026-10-21 21:14:14
女子在社交平台上收到陌生私信,对方称“有急事”,加完微信后只回复了一个字,账号就因遭大量恶意举报被封,对方扬言:打钱就放过你

女子在社交平台上收到陌生私信,对方称“有急事”,加完微信后只回复了一个字,账号就因遭大量恶意举报被封,对方扬言:打钱就放过你

扬子晚报
2026-10-22 12:50:48
一个利空,引发全球“黑色星期四”

一个利空,引发全球“黑色星期四”

中国基金报
2026-10-22 16:04:54
问界通报M9车速139,网友到事故现场围观:信号灯仅柱子微脏

问界通报M9车速139,网友到事故现场围观:信号灯仅柱子微脏

小星球探索
2026-10-22 13:23:33
“泽连斯基同意保留75%领土”,割让25%领土投降?然而并没有

“泽连斯基同意保留75%领土”,割让25%领土投降?然而并没有

山河路口
2026-10-22 10:50:49
不查不知道,一查吓一跳!披旗的南京精日分子陈宇昕,私下有多壕

不查不知道,一查吓一跳!披旗的南京精日分子陈宇昕,私下有多壕

北海史记
2026-10-21 19:09:56
林依轮大儿子林子濠结婚了!超模太太陈瑜晒婚纱照,双方父母同框

林依轮大儿子林子濠结婚了!超模太太陈瑜晒婚纱照,双方父母同框

阿凡说剧
2026-10-22 15:45:03
知名心理学博主武志红与前女友李雪用“NPD”等术语公开发文互呛,双方就旧情与经济问题各执一词;武志红删文后,李雪:我也到此为止

知名心理学博主武志红与前女友李雪用“NPD”等术语公开发文互呛,双方就旧情与经济问题各执一词;武志红删文后,李雪:我也到此为止

大风新闻
2026-10-22 15:54:04
马克龙“点名”特朗普

马克龙“点名”特朗普

环球时报国际
2026-10-22 13:55:31
被举报困扰的“大衣哥”朱之文:每场演出都悬着,随时可能被取消

被举报困扰的“大衣哥”朱之文:每场演出都悬着,随时可能被取消

齐鲁壹点
2026-10-21 22:03:25
爱德华兹轰45+10+3仍无缘今日最佳!对不起!你碰到NBA奇迹了

爱德华兹轰45+10+3仍无缘今日最佳!对不起!你碰到NBA奇迹了

篮球大视野
2026-10-22 15:11:45
2026-10-22 16:43:00
BioArt incentive-icons
BioArt
探索生物艺术之奥秘
11455文章数 18548关注度
往期回顾 全部

科技要闻

腾讯云谷歌紧急行动!互联网安全出大事

头条要闻

媒体:日本防卫省批准了47项"研究课题" 这事不简单

头条要闻

媒体:日本防卫省批准了47项"研究课题" 这事不简单

体育要闻

热闹的NBA回来了,他却倒在新赛季大门口

娱乐要闻

芭莎盛典,张小斐因救场实现口碑暴涨

财经要闻

数据中心建设延期潮 谁受伤、谁受益?

汽车要闻

有七座/续航提升 领克900L曝光还可选双色车身+大饼轮毂

态度原创

房产
数码
健康
教育
军事航空

房产要闻

2026国际新消费(医疗)旅游服务出海论坛在海口盛大举办

数码要闻

赛睿Aeon Pro手柄国行上市:集成OLED屏,换电设计,2599元

痘痘能根治吗?皮肤科医生说实话

教育要闻

低年级学生家长一定看看这篇文章

军事要闻

泽连斯基"愿以领土换和平协议" 普京表态

无障碍浏览 进入关怀版