微观论之一：RNA修饰研究的前沿 ————硬骨头正变成香饽饽

伴随着中心法则理论的推出，人们沿着DNA-RNA-蛋白质这条主线揭示了无数令人震惊的生命奥秘。DNA经过转录形成具有不同功能的RNA（信使RNA,核糖体RNA，转运RNA，非编码RNA等），之后又以信使RNA为模板翻译形成生命体最重要的蛋白质。随着对这一主线研究的不断深入，各种各样的调控方式才是决定细胞、个体状态好与坏的幕后真凶。人们发现化学修饰在生物调控的过程中扮演着举足轻重的作用。

化学修饰可以体现在基因组、转录组和蛋白质组水平上。基因组水平上的化学修饰主要以表观遗传调控的方式影响着基因的表达。这些化学修饰主要包括对DNA中胞嘧啶的甲基化、羟甲基化的修饰以及对核小体主要成分的组蛋白的甲基化、乙酰化和磷酸化修饰等。蛋白质组水平上的修饰也在细胞信号通路的激活和传递的过程中得到了淋漓尽致的体现。磷酸化和去磷酸化修饰成为信号通路中最常见的信号激活和传递的方式之一。

那么作为中心法则的重要的RNA，化学修饰是否也能发挥巨大的作用尼？答案自然是肯定的。实际上，在20世纪70年代RNA的修饰就已经被发现。迄今为止至少有一百多种的RNA碱基修饰被发现，在这一百多种修饰形式中大部分都存在于核糖体RNA和转运RNA。作为生命信息传递信使的mRNA也存在少量但扮演重要作用的修饰形式m6A,u-tail等

然而，不同于DNA修饰研究手段的丰富和成熟，RNA本身的极不稳定和测序等技术的限制为研究其修饰带来了很大的难度。对于RNA修饰的研究一段成为科研人员眼中的硬骨头，也正是有了硬骨头的出现才激发了无数充满斗志和好奇心的科研人员的热情。2012年，随着以色列的Gideon Rechavi实验室和美国康奈尔大学Samie R. Jaffrey实验室分别独立开发的针对mRNA 腺嘌呤核糖核苷酸6号位上甲基化修饰的研究手段MeRIP技术和m6A-seq技术，信使RNA上的m6A修饰向科研人员敞开了大门。这种细胞微调方式的形成、解读和去除机制不断被解读，这种修饰在细胞甚至个体中的作用也不断被揭示。充满激情的科研人员正以最大的科研热情将这块新发现的“香饽饽”肢解瓜分，品尝它的滋味，洞察它的价值。

短短两年多时间，RNA修饰尤其是m6A的研究就出现了井喷式的发展。人们逐渐揭示了细胞内RNA m6A修饰的形成、去除和解读机制，对于m6A修饰在细胞内的功能也有了一定的认识。目前已经研究确认的m6A修饰酶主要有Mettl3,Mettl14和WTAP酶，m6A的去除酶主要有FTO 和ALKBH5，而细胞内对这一修饰的解读主要依赖于YTHDF1/2/3蛋白.而在这些酶的发现过程中，FTO酶在RNA m6A修饰中作用的发现为研究RNA m6A带来了一次大的突破。FTO酶是一种与人类肥胖密切相关的酶，而该酶在m6A修饰中的作用似乎也预示着m6A修饰与人类健康之间可能存在着某种联系。目前普遍认为m6A与mRNA的稳定性密切相关，通过在小鼠干细胞中敲除Mettl3酶，人们发现负责全能性维持的Nanog，SOX2等mRNA的半衰期明显增长从而导致在干细胞分化过程中细胞全能性去除的过程受阻，细胞无法正常进入分化的过程。更多的关于m6A修饰的生物学功能还有待我们去发掘和利用，神奇的微观世界正等着我们去探索。

生命科学的迷人之处就在于它的神秘和永无止境，攀登一座高峰只是为了另一座更高的高峰做好准备。现有的基于免疫沉淀技术的MeRIP和m6A-seq手段虽然为研究该修饰提供了很大的便利，但是也必然存在免疫沉淀造成的对于m6A定位精度的限制。同时m6A修饰本身的建立和去除之间的平衡的维持仍不清楚。数量众多的RNA修饰的作用仍然缺乏足够的手段去研究。而作为表观修饰一种的RNA修饰与其他表观修饰之间是否存在相互作用，这种修饰对于细胞整体调控网络的贡献的大小仍是一个谜团。从酵母到人类，这种普遍存在的修饰在进化过程中是如何保持和演变的仍有待揭秘。总之，只要问题仍在、奥秘尚存，科研工作者的斗志和热情就不会熄灭。