组学前沿——m5C修饰摘要分享

       长期以来，m5C作为DNA中的表观遗传修饰被研究。已知m5C在真核生物的mRNA存在，但直到最近，它在mRNA中的分布和功能尚未被明确。采用最初用于DNA中m5C检测的亚硫酸氢盐处理方法，tRNA和rRNA中的几个m5C位点被鉴定出来，随后报道了mRNA中m5C的高分辨率图谱。继酵母中tRNA甲基转移酶4（Trm4）是tRNA 5-胞嘧啶甲基转移酶的报道之后，tRNA天冬氨酸甲基转移酶1（也称为Dnmt2）在一些真核生物物种中被报道为tRNA m5C writer，并显示出对应激诱导的tRNA切割具有保护作用。另一个tRNA甲基转移酶，NOP2/Sun RNA甲基转移酶家族成员2（NSUN2，酵母Trm4同源物），也被报道在mRNA和各种非编码RNA中甲基化5-胞嘧啶。
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1.tRF-Gln-CTG-026 通过减少全局蛋白质合成改善肝损伤

       tsRNA（tRNA衍生的小RNA）作为应激反应的产物，对应激反应和损伤调控有相当大的影响。然而，tsRNA 是否能减轻肝损伤，目前仍不清楚。在这里，我们利用 NSun2（NOP2/Sun 结构域家族成员2）的缺失作为tsRNA的产生模型，证明了tsRNA 在减轻肝损伤中的作用。从机理上讲，NSun2的缺失会减少tRNA的甲基尿苷-U5（m5U）和胞嘧啶-C5（m5C），继而产生各种 tsRNA，尤其是I类tsRNA（tRF-1s）。通过进一步筛选，我们发现tRF-Gln-CTG-026（tG026）是最佳的tRF-1，它通过削弱TSR1（前体rRNA处理蛋白TSR1同源物）与pre-40S核糖体之间的联系，抑制全局蛋白质合成，从而改善肝损伤。这项研究表明，tsRNA 可减少肝损伤和修复过程中的全局蛋白质合成，为肝损伤提供了一种潜在的治疗策略。

2. 在EGFR突变型非小细胞肺癌中，异常m5C高甲基化通过NSUN2/YBX1/QSOX1轴介导对吉非替尼的固有耐药性

背景
       RNA 5-甲基胞嘧啶（m5C）修饰在各种肿瘤的发病机制中起着关键作用。然而，RNA m5C修饰在肿瘤耐药性中的功能和分子机制仍不清楚。
方法
       研究人员测定了非小细胞肺癌（NSCLC）细胞系和患者样本中RNA m5C甲基化、m5C writer NOP2/Sun RNA甲基转移酶家族成员2（NSUN2）与EGFR-TKI耐药之间的相关性。通过体外和体内功能获得和功能缺失实验研究了NSUN2对EGFR-TKI耐药性的影响。通过RNA测序（RNA-seq）、亚硫酸盐RNA测序（RNA-BisSeq）和m5C甲基化RNA免疫沉淀-qPCR（MeRIP-qPCR）鉴定了NSUN2参与EGFR-TKI耐药的靶基因。此外，通过功能拯救和嘌呤霉素掺入实验研究了NSUN2对靶基因表达的调控机制。
结果
       RNA m5C高甲基化和NSUN2与EGFR-TKI的固有耐药性显著相关。NSUN2过表达导致吉非替尼耐药和肿瘤复发，而NSUN2基因干扰导致肿瘤消退，并在体外和体内克服了对吉非替尼的固有耐药性。整合RNA-seq和m5C-BisSeq分析结果发现，喹呤巯基氧化酶1（QSOX1）是m5C异常修饰的潜在靶点。NSUN2甲基化QSOX1编码序列区域，通过m5C reader Y-box结合蛋白1（YBX1）增强QSOX1翻译。
结论
       我们的研究揭示了在EGFR突变型NSCLC 中异常 RNA m5C 修饰通过 NSUN2-YBX1-QSOX1 轴介导对吉非替尼固有耐药性的关键作用。

3．TET2介导的 mRNA 去甲基化调节白血病干细胞的归巢和自我更新

       TET2在急性髓系白血病（AML）中反复发生突变，其缺乏会促进白血病的发生（由侵袭性致癌突变驱动），并增强白血病干细胞（LSC）的自我更新。然而，潜在的细胞/分子机制尚未完全明了。在这里，我们发现在各种急性髓系白血病模型中（由侵袭性或侵袭性较低的突变介导），TET2的缺乏会通过促进白血病干细胞归巢到骨髓（BM）微环境来增加其自我更新/增殖，从而显著促进白血病的发生。急性髓系白血病母细胞中TET2的缺乏会增加四跨膜蛋白13（TSPAN13）的表达，从而激活CXCR4/CXCL12信号传导，导致 LSC向骨髓微环境的归巢/迁移增加。从机制上讲，TET2的缺乏导致TSPAN13 mRNA中甲基-5-胞嘧啶（m5C）修饰的积累；YBX1特异性识别m5C修饰，并增加TSPAN13 转录本的稳定性和表达。总之，我们的研究揭示了TET2 作为 mRNA m5C 去甲基化酶在白血病发生、白血病母细胞迁移/归巢和 LSC自我更新中的重要功能。

4. Nsun2偶联RoRγt调控Th17细胞命运并促进结肠炎的发生

       辅助性T细胞17（Th17）是 CD4⁺辅助T细胞的一个亚群，参与自身免疫中的炎症反应。Th17细胞分泌Th17特异性细胞因子，如IL-17A和IL17-F，它们受主转录因子RoRγt的调控。然而，Th17细胞功能的表观遗传调控机制仍未完全明了。在这里，我们发现在小鼠 CD4⁺ T细胞中缺失RNA 5-甲基胞嘧啶（m5C）甲基转移酶Nsun2能特异性地抑制 Th17 细胞分化并减轻 Th17 细胞诱导的结肠炎发病。从机理上讲，RoRγt能将Nsun2招募到其靶标（包括Il17a和Il17f）的染色质区域，导致转录偶联的m5C形成，从而增强mRNA的稳定性。我们的研究证明了Th17细胞中m5C介导的细胞内在功能，并提示Nsun2是治疗自身免疫性疾病的潜在靶点。

5. m5C甲基化lncRNA NR_033928通过稳定GLS mRNA促进谷氨酰胺代谢重编程，从而促进胃癌增殖

       异常的5-甲基胞嘧啶（m5C）甲基化已被证实与胃癌的发生、发展和预后密切相关。失调的长非编码 RNA（lncRNA）参与了癌症的多种生物学过程。然而，迄今为止，m5C甲基化的lncRNA在胃癌（GC）中很少被研究。在这里，我们发现RNA 5-甲基胞嘧啶（m5C）甲基转移酶NSUN2在胃癌中上调，而NSUN2的高表达与预后不良有关。NR_033928被鉴定为GC中NSUN2甲基化和上调的lncRNA。在功能上，NR_033928通过与IGF2BP3/HUR复合物相互作用促进GLS mRNA的稳定性，从而上调谷氨酰胺酶（GLS）的表达。谷氨酰胺代谢产物α-KG的增加通过增强启动子5-羟甲基胞嘧啶（hm5C）的去甲基化而上调NR_033928的表达。总之，我们的研究结果表明，NSUN2甲基化的NR_033928促进了GC的进展，可能是GC潜在的预后和治疗靶点。