基于化学标记的单碱基分辨率绘制转录组中5-醛基胞嘧啶谱图的研究

The study of RNA modification has been one of the research focuses in post-transcriptional regulation. RNA modifications are closely related to the occurrence of diseases. In order to study the distribution of RNA-modified nucleobases in the transcriptome, and to discuss their biological functions and the relationship with diseases, more techniques to profile single-base resolution maps of RNA-modified bases need to be developed. Based on chemical biology principle, this project intends to search for molecular probes that can identify 5-formylcytidine (f5C) in RNA, and profile f5C in the human transcriptome at the single-base resolution level. The main research idea is to design and select the optimal molecular probe for effectively enriching the labeled 5-formylcytidine. Through reverse transcription, labelling f5C enabled C-to-T signals in the sequencing reads. Such C-to-T transition of f5C was used from the sequencing reads to obtain transcriptome-wide maps of f5C at single-nucleotide resolution. This work will expand the field of RNA modified nucleic acid research and provide a research basis for exploring the biological functions of modified nucleic acid.

RNA修饰是转录后调控研究的热点，这些修饰与疾病的发生密切相关，为了研究RNA修饰碱基在转录组中的分布规律，以探讨它们的生物学功能以及和疾病产生的关系，需要开发更多绘制RNA修饰碱基的单碱基分辨率谱图的技术。本项目拟基于化学生物学的思路和手段，寻找能识别RNA中5-醛基胞嘧啶的分子探针，在单碱基分辨率水平上绘制转录组中5-醛基胞嘧啶的谱图。主要研究思路为，通过小分子的设计和功能评价，筛选最优分子探针，使标记后的5-醛基胞嘧有效富集。通过逆转录，标记的5-醛基胞嘧啶易于与腺嘌呤配对，具体体现在测序结果读作胸腺嘧啶，结合高通量测序，实现转录组中5-醛基胞嘧啶单碱基分辨率谱图的绘制。该研究工作将有助于扩展RNA修饰核酸研究领域，为探索修饰核酸的生物医学功能中的作用提供研究基础。

RNA修饰是转录后调控研究的热点，这些修饰与疾病的发生密切相关。为了研究RNA修饰碱基在转录组中的分布规律，以探讨它们的生物学功能以及和疾病产生的关系，需要开发绘制RNA修饰碱基的单碱基分辨率谱图的技术。然而，目前还没有转录组中5-醛基胞嘧啶 (f5C) 谱图的绘制技术。本项目基于小分子探针，开发了酿酒酵母细胞转录组中5-醛基胞嘧啶单碱基分辨率测序技术f5C-seq，绘制了转录组中5-醛基胞嘧啶谱图。研究思路为通过小分子探针标记RNA中5-醛基胞嘧啶，使得标记后的5-醛基胞嘧啶在逆转录过程中读作其他碱基，从而结合高通量测序技术鉴定5-醛基胞嘧啶的位置。f5C-seq的结果表明含有5-醛基胞嘧啶的mRNA在调节多种功能和过程中发挥着潜在的作用，5-醛基胞嘧啶在密码子3号位的富集预示着其可能可以提高翻译效率。. 此外，本项目还利用小分子探针标记表观遗传修饰碱基的思路，开发了检测DNA中5-醛基胞嘧啶 (5fC)，脱氧尿嘧啶 (dU)，5-醛基尿嘧啶 (5fU)的方法。其中开发的检测DNA中dU的测序技术解决了dU来源不明的难题，结果表明dU主要来源于胞嘧啶脱氨。本项目还初步探讨了N-6甲基腺嘌呤在布尼亚病毒感染中的临床机制研究。项目还对修饰核酸的形成、检测、功能、发展前景等方面的最新进展进行了综述。这些成果对于理解表观遗传修饰碱基在疾病发生发展中的作用机制有着一定的作用。