m6A甲基化及預測方法工具總結

  • 2019 年 10 月 3 日
  • 筆記


DNA、RNA和蛋白三個層面的可逆修飾示意圖(Fu et al. Nature Reviews Genetics, 2014)

DNA和蛋白存在各種修飾,RNA也不例外,目前已知的RNA修飾已經超過上百種。RNA根據編碼性可分為編碼RNA(protein-coding RNA)和非編碼RNA(noncoding RNA)兩大類,這些RNA轉錄後會發生各種修飾,包括N6-腺苷酸甲基化(N6-methyladenosine,m6A)、胞嘧啶羥基化(m5C)、N1-腺苷酸甲基化(m1A)等等。m6A甲基化是真核生物RNA中最常見的一種轉錄後修飾,大約佔到了RNA甲基化修飾的80%左右。


真核生物中mRNA的各種化學修飾(Roundtree et al. Cell, 2017)


m6A甲基化和去甲基化(A)及對下游protein-RNA相互作用的影響 (B)(Roundtree et al. Cell, 2017)

近幾年來,RNA甲基化逐漸當今最熱門的研究領域之一。因為m6A甲基化的功能至關重要,其異常會與各種疾病的發生、發展密切相關,包括腫瘤或癌症、各種神經性疾病、胚胎髮育遲緩等。關於RNA甲基化的文章現在呈現出來了井噴式增長,很多都是發在Nature,Science, Cell等頂級期刊上。

m6A甲基化的生物學通路及相關功能(Lee et al. Cell, 2014)

既然m6A甲基化具有這麼重要的功能,且現在研究非常火爆,那我們是否可以預測RNA中的哪些位點會發生潛在的m6A甲基化呢,然後再決定是否有必要繼續做相應的實驗來驗證呢。答案是肯定的!接下來,我們就講一下有哪些軟件或在線工具可以直接根據序列就預測RNA中潛在的m6A甲基化位點。

目前,已經有多個工具相繼被開發出來預測RNA中的m6A甲基化位點,這些工具按文章發表時間順序主要有(更多精彩請關注微信公眾號:AIPuFuBio):

1. iRNA-Methyl

發表文章:Chen et al. iRNA-Methyl: Identifying N(6)-methyladenosine sites using pseudo nucleotide composition. Analytical Biochemistry,2015

2. SRAMP

發表文章:Zhou et al. SRAMP: prediction of mammalian N6-methyladenosine (m6A) sites based on sequence-derived features. Nucleic Acids Research, 2016

3. iRNAm5C-PseDNC

發表文章:Qiu et al. iRNAm5C-PseDNC: identifying RNA 5-methylcytosine sites by incorporating physical-chemical properties into pseudo dinucleotide composition. Oncotarget, 2017

4. M6AMRFS

發表文章:Qiang et al. M6AMRFS: Robust Prediction of N6-Methyladenosine Sites With Sequence-Based Features in Multiple Species. Frontiers in Genetics, 2018

5. M6APred-EL

發表文章:Wei et al. M6APred-EL: A Sequence-Based Predictor for Identifying N6-methyladenosine Sites Using Ensemble Learning. Molecular Therapy: Nucleic Acids, 2018

6. DeepM6ASeq

發表文章:Zhang et al. DeepM6ASeq: prediction and characterization of m6A-containing sequences using deep learning. BMC Genomics, 2018

 

上面的這些軟件可以預測RNA中的m6A甲基化位點,那麼如何進一步注釋m6A甲基化的功能呢?具體可用如下工具:

軟件名稱:m6Acomet

發表文章:Wu et al. m6Acomet: large-scale functional prediction of individual m6 A RNA methylation sites from an RNA comethylation network. BMC Bioinformatics, 2019

 

所以,大家如果對某條或某些RNA感興趣,只需找到對應的RNA鹼基序列,就可以利用本文中的提到的6款軟件來預測RNA序列中潛在的m6A甲基化位點。如果需要進一步預測m6A甲基化位點的功能,則可利用如m6Acomet軟件。這些軟件可允許用戶大規模預測RNA中m6A甲基化位點,克服了實驗只能同時驗證少量RNA序列的缺點。而且,這些軟件預測的結果,可以進一步縮小實驗驗證的範圍,從而節省研究時間和降低實驗失敗的風險。(更多精彩,可見大型免費綜合生物信息學資源和工具平台AIPuFu:www.aipufu.com,關注微信公眾號:AIPuFuBio)。

希望今天的內容對大家有用,會持續更新經典內容,歡迎留言~~

參考文獻

1. Fu et al. Gene expression regulation mediated through reversible m⁶A RNA methylation, Nature Reviews Genetics, 2014

2. Roundtree et al. Dynamic RNA Modifications in Gene Expression Regulation, Cell, 2017

3. Lee et al. Emerging Roles of RNA Modification: m6 A and U-Tail, Cell, 2017