在过去的数十年里，实验胚胎学研究已经指出，化学性修饰碱基是人类基因组的丰富组成部分，已使我们不得不放弃基因只包括4种碱基的遗传学概念。在RNA中，研究人员已经鉴定出一种新的碱基修饰，指出RNA象DNA一样携带着遗传信息，这一RNA新发现再次重写了50年以来mRNA组成的基本概念，没有人想到mRNA会含有控制功能的内在修饰，5月17日的Cell发表了这一研究。
信使RNA(mRNA)，一直被生物学家认为是DNA和蛋白质间的简单中介，通常通过腺嘌呤加甲基的方式而被化学性修饰。一般认为mRNA只含4种核苷碱基，新发现表明，N6-甲基腺苷(m6A，N6-methyladenosine)是mRNA的第五种碱基，它遍布转录子中。20%的人类mRNA可被常规地甲基化，5000多个不同的mRNA分子均含有m6A，这意味着这种修饰可能广泛地影响着基因如何表达。
1975年，科学家首次发现m6A，当时他们不能确定这一发现是否是其他RNA分子污染的结果。后来证明，m6A出现在许多人类疾病基因编码的mRNA中，包括癌症以及一些大脑疾病，如孤独症、阿尔茨海默病、精神分裂症。RNA甲基化是一种可逆修饰，是大量生物学通路和生理过程的重要步骤。由此可见，mRNA非常复杂，RNA甲基化作用缺陷可引起疾病。
大家都知道，DNA和蛋白质常被化学性开关所修饰，这些修饰对它们健康与疾病状态下的功能有深远影响。90%RNA是转运RNA(tRNA)或核糖体RNA(rRNA)，是被常规修饰的细胞内骨干。DNA、蛋白质和其他形式RNA都被修饰，那么为什么mRNA不被修饰？为此，研究人员对小鼠和人的mRNA样品展开研究，用两种抗体来识别与结合mRNA中m6A，从而选择性地分离出含m6A的mRNA。通过新一代测序技术，鉴定出每一种分离mRNA的序列。然后，用计算算法来显示每一种甲基化mRNA的身份。结果显示，检测出成千上万个m6A，它们都位于mRNA的终止密码子附近，常出现在多种脊椎动物mRNA的高度保守域，说明m6A位点不但对人类很重要，更是经过数亿年进化选择保持下来的，因而很可能对所有动物都至关重要。
除了研究m6A如何调节细胞内mRNA外，他们还集中鉴定控制mRNA甲基化的酶和通路。研究人员着重研究了肥胖症风险基因FTO（fat mass and obesity-associated），发现它编码一种酶，此酶能将mRNA中m6A逆转回常规腺苷。具FTO突变的人有过度活化的FTO酶，引起m6A水平低下，食物摄入和代谢异常，从而导致肥胖。据估计，全球10亿人有FTO突变，此突变是肥胖症及2型糖尿病的主要病因。将mRNA的m6A水平与这些健康问题联系起来，首次鉴定出FTO靶向的mRNA。当前，研究人员正在了解FTO突变患者m6A的调节缺陷如何导致肥胖症和代谢紊乱，同时也在开发测试法以便迅速鉴定抑制FTO活性的化合物。如果这些化合物能抑制人过度活化的FTO，就可能导致形成新的糖尿病和肥胖治疗法。
在过去的十年里，表观遗传学领域的研究揭示了化学修饰碱基是人类基因组的丰富组件，使得我们放弃了在高中学习的DNA由4个碱基组成的遗传学概念。
现在来自康奈尔大学维尔医学院的研究人员获得的一个遗传学新发现将再次迫使我们重写教科书。然而，这一次的研究发现与RNA相关。RNA像DNA一样携带着关于我们的基因以及它们如何表达的信息。研究人员发现了一种新的RNA碱基修饰，他们认为这将彻底改变我们对于基因表达的理解。
这一发布在5月17日《细胞》（Cell）杂志上的研究报告表明长期被视作是生成蛋白质的简单蓝图的信使RNA(mRNA)，它的一个碱基腺嘌呤上往往会被添加一个甲基（methyl group）而发生化学修饰。过去mRNA被认为只包含4个碱基，新研究表明第5个碱基——N6-甲基腺苷（m6A）遍布转录组。研究人员发现高达20%的人类mRNA常规发生了甲基化。超过5000种不同的mRNA分子包含m6A，这意味着这种修饰有可能广泛的影响了基因的表达模式。
文章的资深研究员、康奈尔大学维尔医学院药理学副教授amie R. Jaffrey博士说：“这一新发现改写了mRNA组成的基本概念，50年来没有人想到mRNA包含了可以调控功能的内部修饰。”
Jaffrey 说：“我们知道DNA和蛋白通常受到化学转换修饰，在健康和疾病状态下对于它们的功能产生了深远的影响。然而一直以来生物学家们都认为mRNA只是DNA和蛋白质之间的一个中间物。现在我们知道mRNA要复杂得多，RNA甲基化缺陷可能导致疾病发生。”
事实上，作为研究的一部分，研究人员证实肥胖风险基因FTO编码了一种能够逆转这种修饰的酶，可将mRNA中的m6A残基转换为普通的腺苷。携带FTO突变的人会拥有过度活性的FTO酶，导致m6A低水平，并引起食物摄入和代谢异常导致肥胖。
研究人员同样还揭示了m6A与其他疾病的联系。
“我们发现m6A存在于与人类疾病相关的基因编码的大量mRNAs中，包括癌症和几种脑疾病例如自闭症、阿尔茨海默氏症和精神分裂症，”首席研究员、Jaffrey实验室博士后Kate Meyer说。
“RNA甲基化是一种可逆的修饰，似乎是各种各样生物信号通路和生理过程的一个中心环节，”Meyer说。
Jaffrey博士说第一次在mRNA中检测到m6A是在1975年，但当时科学家们不能确定这一发现是否是受到其他RNA分子污染的结果。超过90%的RNA或是转运RNA (tRNA)或是核糖体RNA (rRNA)，这些细胞的主力通常会受到修饰。
然而Jaffrey博士说他一直对于mRNA可能会被修饰这一想法感兴趣。“DNA、蛋白质和其他形式RNA会被修饰，mRNA为什么不会？”他说。因此他和他实验室的研究人员开发出一种技术帮助揭示了取自小鼠和人类样本的mRNA的甲基化作用。
研究人员采用了两种不同的可识别和结合mRNA中m6A的抗体选择性分离出包含m6A的mRNAs。通过对这些mRNAs进行新一代测序，他们能够鉴别分离出的每一个mRNA的序列。来自康奈尔大学维尔医学院生理学系和计算机生物医学研究所助理教授、文章的共同作者Christopher Mason博士和Olivier Elemento博士随后开发出了计算机算法解析了这些甲基化mRNAs每一个的特性。
研究人员并不知道他们在人类中检测到的数以千计m6As是如何发挥作用调控mRNAs功能的，但是他们注意到m6As定位在mRNA序列的“终止密码子”附近。这些区域会发送终止mRNA翻译的信号，表明m6A有可能影响了核糖体的功能。文章的共同首席研究人员Mason博士说：“但是我们真的不知道。它有可能使得其他的蛋白质结合到了mRNA上，或是使得这些mRNAs加入到了全新的调控信号通路中。我们的生物信息学分析提供了一些线索关于甲基化作用对RNA功能可能产生的影响。
事实上在他们的研究中，研究人员已经发现m6A位点经常出现在跨越几个脊椎动物物种的高度保守的mRNA区域。“这表明m6A位点不仅对于人类非常重要，而且在数亿年的进化选择下保存了下来，因此有可能对于所有动物均至关重要，”Mason博士说。
“这是首次证实一个表观转录组（epitranscriptomic）修饰——RNA功能的改变不是由于基本序列改变导致，”他补充说。
Jaffrey 博士说：“这些研究结果是非常、非常令人兴奋和惊叹的。当你想到mRNA已经存在了如此之久，然而却无人意识到，在这段时间内，它们以这种方式受到调控。就在我们的眼皮底下。”
除了研究m6A如何在细胞中调控mRNAs，研究人员现在正将焦点放到鉴别调控mRNA甲基化的酶和信号通路上。
他们的研究已经证实FTO能够扭转腺苷甲基化，并表明它对相当大比例的细胞mRNA起作用。“FTO突变估计发生在全球10亿人中，是肥胖症和2型糖尿病的主要病因。我们的研究将mRNA中m6A的水平与这些主要健康问题联系到了一起，并首次确定了FTO有可能靶向的mRNAs，”Meyer博士说。
研究人员目前正在致力了解携带FTO的患者中的m6A调控缺陷引起肥胖和代谢性疾病的机制，他们同时还在开发测试迅速鉴别可以抑制FTO活性的化合物。这些化合物有望抑制人类中发现的过度活性的FTO，有可能促成肥胖和糖尿病的新型疗法。
其他的研究共同作者包括康奈尔大学生理学和生物物理学系、Mason博士综合功能基因组学实验室成员Yogesh Saletore和 Paul Zumbo。
康奈尔大学维尔医学院已经提交了一份关于检测m6A.技术的临时专利。该研究获得了美国国家卫生研究院基金和Starr癌症联盟（Starr Cancer Consortium）的资助。 （生物通：何嫱）
美国加州大学圣塔芭芭拉分校（UCSB）研究者的两篇具有科学开创意义的论文显示：纳米尺寸的生物微粒合成具有抗癌与治疗其它疾病的潜力。两篇研究论文所介绍的是“绿色”纳米技术的新方法。之所以被推崇为“绿色”，是因为新方法并未使用人工化合物。
加州大学圣塔芭芭拉分校副教授 Luc Jaeger解释说，他所在的研究领域也存在着一场革 命；并且这是一场波及生物化学的所有领域的革 命，他所在的纳米技术领域尤其首当其冲。这场革 命与RNA在细胞中所扮演角色的理解密切相关。
Jaeger说：“考虑到多达90%的人类基因组被转译成RNA这一事实，已经清楚RNA是构成生命基础的最重要的生物多聚体之一。RNA的意义是巨大的，而我们现在离全面理解活细胞中RNA的意义仍然遥远。”
Jaeger的研究小组正在将复杂的三维RNA分子（可用于抗击疾病的纳米尺寸的多面体）组成整体 —— 可用于抗病的纳米尺寸多面体。这些分子自行组合成新的形态。这项工作由国立卫生研究院（NIH）提供资金，在有关新的设计上，NIH与UCSB正在共同申请一项专利。
他说：“我们对利用RNA组合来传递静默RNA（silencing RNAs）以及治疗性的RNA核酸适体以对抗癌症及其它疾病感兴趣。很清楚，RNA与涉及健康问题的大量关键过程有关。”
他相信基于RNA的方法所形成的新疗法比用人工化合物的疗法来得更安全，因为后者不可避免有着令人不快的副作用。
“以RNA分子为主要介体，我们正在将‘绿色’纳米技术付诸实施。在我的UCSB实验室发展出的这一研究计划，旨在为医学与合成生物学作出积极的贡献。我们力图避免使用任何可能引发有关生物伦理的公众争议的方法。这并非是一项轻松的任务。但我深信，从长远利益上看，利大于弊。”
这两篇科学论文的最新部分描述了新的工作 —— “基于RNA的硅立方支架的体外合成” （"In vitro assembly of cubic RNA-based scaffolds designed in silicon"，纳米结构的硅可生物降解 —— 译者）—— 八月三十日在线发表于《Nature Nanotechnology.》（《自然 —— 纳米技术》）。更早一篇论文 —— 《用tRNA制作的多面体》，作者为 Severcan及其同事 —— 在线发表于七月一十八日的《Nature Chemistry.》（《自然 —— 化学》）。本论文的印刷版本将出现于《Nature Chemistry》九月号。
这篇《Nature Chemistry》论文的第二作者是Jaeger实验室的博士后研究员，同是该实验室博士后研究员的Kirill A. Afonin是《Nature Nanotechnnology》上那篇论文的第一作者；作为共同第一作者之一的Bruce Shapiro则来自马里兰州弗里德里克国家癌症研究所，也得到NIH的资金支持。Jaeger及其研究小组与Shapiro合作开发了计算机化方法，加速了自组装RNA链的设计。位于加州拉由拉市的国家自动分子显微镜资源中心则提供了进一步的帮助。
本报讯（记者黄辛）国际权威学术杂志《分子细胞》2月24日以封面故事的形式发表了中国科学院上海生科院生化与细胞所研究员王纲研究组的一项新发现——中介体并不局限于传统的基因表达控制，还能参与核糖核酸（RNA）的“加工剪接”。
该成果首次发现了中介体在RNA选择性剪接中的新功能，以及中介体和剪接体两者之间的相互“对话”，揭示了基因转录和RNA剪接相互耦联的新机制，为中介体复合物所参与的细胞分化与发育，以及癌症等疾病的发生过程提供了一种新的可能的分子解释。
生命的遗传基础是基因。细胞能够对基因中的遗传密码进行“阅读理解”，首先是将脱氧核糖核酸（DNA）分子“转录”产生RNA分子，进而将RNA分子“翻译”为蛋白质，才能实施细胞的各种功能活动。在控制基因“转录”的众多因子中，有一种重要的蛋白复合物叫“中介体”。中介体复合物可将细胞内外的众多信息加以整合，从而精细地控制特定基因的遗传信息被“转录”生成RNA。
对RNA的剪接，能有选择地将所需的编码信息连接起来成为生产蛋白质的蓝图。负责RNA剪接的机器是“剪接体”。
“大多数基因的剪接方式是可变的，在不同的器官或细胞中,有些片段可以被包含或去除。”王纲告诉《中国科学报》，这种“可变剪接”过程需要多种剪接因子的帮助。经过可变剪接，同样的遗传信息可以产生不同的蛋白质，参与到形形色色的生命现象中，以保证蛋白质在生物体中的多样性。“错误的剪接常常会导致发育异常乃至疾病的发生，如肿瘤等。”
通过生物化学的方法，王纲研究组研究人员发现中介体中一个蛋白质MED23与剪接因子有相互作用，进而发现中介体与剪接体交互联系；通过分子生物学的功能实验和基因组生物信息学分析证实中介体能够调控RNA可变剪接。
王纲表示：“这项发现意味着中介体不仅可以控制基因的转录，还参与了对RNA剪接加工。”
《中国科学报》 (2012-02-29 A1 要闻)
计算机工程师可能给医学界提供一种精确计算出蛋白质如何形成和发挥功能的新方法。
美国中佛罗里达大学助理教授Shaojie Zhang使用一种复杂的计算机程序分析RNA基序，即组成RNA的亚单元。
RNA与DNA和蛋白质是生命的三种构建单元。知道这三种构建单元如何合作和如何发生偏差将有助于理解是什么导致疾病以及如何治疗它们。
多亏人类基因组计划，人们已经发现很多关于DNA的信息，但是关于RNA方面的信息人们知道不太多。RNA像DNA一样辅助编码基因。一些病毒也使用RNA作为它们进行复制的主要遗传来源。各种各样的RNA参与所有过程，包括蛋白合成，控制基因表达和将身体某一部分的细胞信号传送到另一部分。
组成RNA的基序像长的手风琴那样进行折叠，而且结构可变。在过去，人们已鉴定出很多基序，但是直到现在找出一种快速自动化的方法确定不同类型基序的结构模式一直难以实现。
Zhang说，“我们利用我们开发的新计算方法发现了很多新的RNA结构基序。这一突破能够极大地增加我们对RNA结构基序的知识。而且新发现的基序可能有助于我们能够开发出治疗某些疾病的方法。”
Zhang的研究结果发表在Nucleic Acids Research期刊上。
利用计算机，Zhang和他的研究小组已能够观察这些RNA的类似手风琴那样的结构和它们如何在三维尺度上进行折叠。这种计算机程序能够很快地扫描很多RNA样品和发现独特的形成结构模式的基序。这种信息能够给研究人员提供关于它们功能方面的有用信息。
Zhang说，“这有助于解释生物如何工作和为什么它有时发生错误，从而导致一些致命性的疾病产生。”
近日，来自深圳华大基因研究院和台湾长庚大学的研究人员研发了一种对人类转录组中的RNA编辑位点进行测定和分析的新型计算方法，并发现人类转录组中存在大量的RNA编辑现象，该成果于2012年2月12日在国际著名杂志《自然-生物技术》（Nature Biotechnology）上在线发表。本研究利用最新的RNA-seq技术对人类个体中的RNA编辑位点进行了准确、全面的检测和广泛的分析，对提高研究人员采用新一代测序技术对RNA编辑进行研究及进一步了解RNA编辑与人类发育以及正常或疾病等不同生理状态的关系发挥了重要的作用。
RNA编辑是指DNA转录成RNA前体（pre-RNA）后，RNA序列内一些特异位点的核苷酸发生删除、添加或修饰等变化，使得RNA所携带的遗传信息发生改变的过程。这种改变影响了基因的表达，使得一个基因可能产生几种结构和功能不同的蛋白质。RNA编辑在灵长类进化和高级脑功能的发育等方面被视为重要因素。尽管科学家们已经对RNA编辑修饰机理进行了一些研究，如对遗传信息的改变、对RNA剪接和miRNA调控的影响等，但是对人类中RNA编辑的发生和作用仍知之甚少。因此，准确全面地对RNA编辑位点的鉴定和分析是深入理解转录后修饰相关机制等方面研究的关键一步。
去年5月份，来自美国宾夕法尼亚大学医学院及北卡罗来纳州立大学医学院的研究小组在《科学》（Science）杂志上发表了一篇关于“RNA与DNA序列存广泛差异”的文章。研究人员发现大量的RNA与其模板DNA序列不一致，他们在外显子中发现了超过1万个不同的位点。除部分不一致位点是已知的A到G的编辑类型外，该研究小组还观察到了所有12种可能的编辑类型，这表明mRNA有可能在将遗传信息从细胞DNA携带至蛋白质加工厂的过程中以某种未知的‘RNA编辑’机制进行了重新编辑，并且编辑发生的普遍性远超出原有的认识。如果这一研究发现被证实是真实的，将会导致分子生物学中的“遗传中心法则”被改写。然而，一些科学家对此持怀疑态度，他们认为很大一部分RNA和DNA不一致的位点有可能是研究人员在使用高通量测序仪进行测序时的系统误差或生物信息学分析方法不够严谨导致的假阳性。针对这些问题，华大基因的研究人员研发了一个更加严谨的算法解答读者提出的各项质疑，这将对这一领域的进一步研究带来极大的帮助。
在本研究中，科研人员采用新一代测序技术对已有全基因组测序的“炎黄一号”（YH）样本的类淋巴细胞系进行全转录组测序。通过比较分析，共鉴定出22，688个RNA编辑位点，其中有21，113个位点是由腺嘌呤（A）转变为鸟嘌呤（G）；有1，146个是单碱基之间的转换（包括嘌呤与嘌呤之间的替换或嘧啶与嘧啶之间的替换）；还有429个位点发生了单碱基颠换（嘌呤和嘧啶之间的替换）。目前，这些数据已经在线公开发布（http：//yheditome.genomics.cn/mgb2/gbrowse）。此外，科研人员还在miRNAs中发现了44个编辑位点，表明RNA编辑和miRNA介导的基因表达调控可能存在某种联系。
文章第一作者、华大基因科技合作事业部副总裁彭智宇说：“这些研究结果证明我们的新计算方法和流程能够精准、有效地对RNA编辑位点进行鉴定和分析。该方法在鉴定RNA编辑位点的过程中采用多重过滤方法，有效排除假阳性结果，消除偏差，从而可以准确全面的反映人类全基因组RNA编辑的情况。”
RNA-Seq技术又被称为“全转录组鸟枪法测序”技术，其作为一种新一代测序技术在基因表达定量和基因结构变化检测等方面具有不可比拟的优势。华大基因执行院长王俊教授说：“在这次研究中，我们采用了RNA-Seq技术对样本进行测序，并研发了一套更加精确的新型计算方法去全面、准确地挖掘人的转录组中所存在的RNA编辑位点。我们希望在将来该方法能够被应用于大规模的RNA编辑研究中，为深层揭示RNA水平上基因调控的分子机制提供科学手段。”
