N6-methyladenosine也叫m6A，是一種廣泛存在于mRNA上的堿基修飾行為，成為近幾年大熱的研究方向。但是早在50年前，人們已經在RNA中發現了多種堿基修飾現象。除了傳統的ACGU四種堿基外，Cohn等人已經在RNA上發現了全新的堿基位點修飾。Holley等人于1965年，首次在酵母的tRNA中鑒定了包括假尿苷（pseudouridine）在內的十余種不同的RNA修飾。當然最初這些堿基修飾大多發現于非編碼RNA上如tRNA、rRNA等，后來人們發現mRNA中也存在大量的堿基修飾行為。

 圖1 tRNA上廣泛存在大量的堿基修飾，最高比例可達近30%

已知tRNA上發生堿基修飾的比例較高，會有各種各樣的堿基修飾行為。tRNA修飾有助于提高翻譯效率，維持其三葉草折疊二級結構的穩定性。人類的核糖體RNA（rRNA）上有超過200個堿基修飾位點，而剪切體RNA（spliceosomal RNA）上也有超過50個堿基修飾位點。

圖2 真核生物mRNA上存在的各種堿基修飾行為，在5’和3’的UTR以及中間的coding region都有堿基發生修飾

目前科學家已經在RNA中鑒定了超過100種不同類型的堿基修飾行為。在真核生物中，5’端的Cap以及3’的ployA修飾在轉錄調控中起到了十分重要的作用，而mRNA的內部修飾則用于維持mRNA的穩定性。mRNA最常見的內部修飾包括了N6-腺苷酸甲基化（m6A）、N1-腺苷酸甲基化（m1A）、胞嘧啶羥基化（m5C）等。對于大熱的m6A，截止當前，全球的科學家已經鑒定了參與m6A的許多酶，包括去甲基化酶、甲基化酶和甲基化識別酶等（將在下期進行詳細介紹）。

 圖3 m6A甲基化修飾和m6Am超甲基化修飾的概念

我們先來了解下什么叫m6A修飾。從圖3中我們可以看到，右側存在m6A甲基化修飾和m6Am超甲基化修飾。重復一下N6-methyladenosine就是m6A，一共分為2個大的結構。我們先來回顧下基礎生物化學知識。左下角的是五碳糖，五碳糖的第二位C處的羥基發生脫氧就會變成脫氧核糖核苷酸（從RNA變成DNA），而發生甲基化后就是超甲基化。五碳糖第四位的C處通常會帶有磷酸基，如果此處帶有2個磷酸基團那么就叫ADP，如果帶有三個磷酸基團那就是大名鼎鼎的ATP了。腺苷上的N6位發生甲基化時，就是我們所指的m6A。

早些年m6A的研究主要集中在mRNA5’Cap處的甲基化修飾，作用包括維持mRNA穩定性、mRNA前體剪切、多腺苷酸化、mRNA運輸與翻譯起始等。而3’ polyA發生的修飾有助于出核轉運、翻譯起始，以及與polyA結合蛋白一起維持mRNA的結構穩定。近幾年關于mRNA的內部修飾（internal modification）的研究逐漸增多，包括N6甲基腺苷修飾（m6A）、N1甲基腺苷修飾（m1A）、甲基胞嘧啶修飾（m5C）、假尿苷修飾（Ψ）等。作為mRNA中最常見的甲基化修飾，m6A主要富集在mRNA的啟動子區、終止密碼子區以及RRACH motif內。

一旦參與m6A修飾的酶出現異常，將會引起一系列疾病，包括腫瘤、神經性疾病、胚胎發育遲緩等。此外，一些非編碼RNA如lncRNA、tRNA、rRNA以及剪切體RNA在轉錄前后，也存在大量的堿基修飾活動。雖然近幾年，關于RNA修飾的研究數量開始增多并慢慢成形，一些深入性的機制研究仍有大量的工作待全球的科學家去完成。但是無論如何，coding RNAs和non-coding RNAs上發生的動態修飾代表了一種全新的遺傳信息調控方式。

下期預告：m6A甲基化酶（m6A甲基化轉移酶、m6A去甲基化酶、m6A甲基化閱讀蛋白）大解析