RNA修飾近來已成為熱門話題，它們通過影響RNA生成、轉運、功能和代謝等過程，是細胞生物學的關鍵調節因子。本文介紹了包括N6-甲基腺苷（m6A）、5-甲基胞嘧啶（m5C）、N1-甲基腺苷（m1A）、N7-甲基鳥苷（m7G）、N4-乙酰胞嘧啶（ac4C）、假尿苷（Ψ）、尿苷化和腺苷-肌苷（A-to-I）RNA編輯在內的8種RNA修飾的生物學功能和作用機制，這些修飾由RNA修飾酶（“writers”，“erasers”和“readers”）進行添加、去除、識別和編輯，影響包括RNA生成、轉運、功能和代謝的生物學進程，進而調控細胞功能。最后，還總結整理了各種癌癥中免疫細胞相關的RNA修飾。

m6A（N ⁶-methyladenosine）

m6A修飾在真核生物中已成為mRNA修飾（m6A/A = 0.1–0.6%）。它以全長序列出現，但在mRNA的終止密碼子附近和3'非翻譯區（3'UTR）內富集，這些區域具有共有motif RRACH（R=G或A；H=A、C或U）。此外，m6A修飾也存在于大多數非編碼RNA中，包括核糖體RNA（rRNAs）、小核RNA（snRNAs）、小核仁RNA（snoRNAs）、microRNA（miRNAs）、長鏈非編碼RNA（lncRNAs）和環狀RNA（circRNAs）。這種修飾在RNA的多種生物學功能和調控中起著重要作用。

圖1：RNA修飾及其在不同RNA亞型上的分布。

a. 八種RNA修飾的化學結構。

b. RNA修飾在不同RNA亞型上的分布，在相應的修飾位點標記。

m6A修飾在mRNA中沉積主要由m6A甲基轉移酶復合體（MTC）介導（圖2和表1）。關鍵的MTC組分包括類似甲基轉移酶3（METTL3）、METTL14、Wilms腫瘤1相關蛋白（WTAP）、類病毒m6A甲基轉移酶相關蛋白（VIRMA，也稱KIAA1429）、Cbl原癌基因樣蛋白1（HAKAI）、含鋅指CCCH型蛋白13（ZC3H13）和RNA結合基序蛋白15/15B（RBM15/15B）。其中，METTL3被認為是具有自身催化能力的S-腺苷甲硫氨酸（SAM）依賴性甲基轉移酶，能夠與METTL14形成緊密的異源二聚體進行催化，而“writers”則作為調控因子。含鋅指CCCH型蛋白4（ZCCHC4）和METTL5分別在28S和18S rRNA上介導m6A形成，以加速整體翻譯效率（圖3和表1）。在U6 snRNA中，m6A由METTL16介導參與RNA剪接調控（圖4和表1）。

圖2：RNA修飾機制及其在mRNA中的分子功能。

表1：RNA修飾特征

圖3：RNA修飾機制及其在rRNA中的分子功能。RNA修飾通過各自的"writers"在rRNA上進行添加。在rRNA上發生的修飾會改變RNA結構，從而調節核糖體功能，進而影響翻譯效率。相同修飾可以由細胞不同部位的不同writers添加。此外，核糖體不同亞基上的m6A修飾可以由不同的writers催化。一些writers還需要與甲基轉移酶激活因子形成異二聚體復合體以在細胞中獲得代謝穩定性，如METTL5-TRMT112。

圖4：RNA修飾機制及其在剪接體snRNA、snoRNA和miRNA中的分子功能。特定RNA修飾通過相應"writers"在snRNA、snoRNA和miRNA上進行添加。snRNA和miRNA上m6A修飾可以通過FTO去除，而snRNA和snoRNA上的m7G修飾可以通過H29K去除，使非編碼RNA上的RNA修飾動態可逆。此外由TGS1修飾因子進一步修飾的m7G添加在snRNA和snoRNA上，可以形成m^2,2,7G 。RNA修飾通過改變這些非編碼RNA的結構來影響其功能，從而在各種生理過程中實現微調。

到目前為止，已經鑒定出兩種m6A erasers，它們都屬于鐵(II)/α-酮戊二酸依賴性雙加氧酶超家族的AlkB家族。eraser是脂肪量和肥胖相關蛋白（FTO），它能夠介導mRNA和snRNA中m6A和m6Am殘基的去甲基化，以及tRNA中m1A殘基的去甲基化（圖2、圖4、圖5和表1）。另一種m6A eraser是AlkB同源物5（ALKBH5），它僅能氧化逆轉mRNA中的m6A修飾（圖2和表1）。

圖5：RNA修飾機制及其在tRNA中的分子功能。RNA修飾通過"writers"在tRNA上進行添加，而m1A修飾可以通過ALKBH3和FTO去除，pre-tRNA上的m5C修飾則可以被TET2轉化為hm5C或f5C。這些tRNA上的修飾可以改變tRNA結構，從而調節其功能，影響翻譯效率。tRNA上相同的修飾可以由細胞不同部位的不同writers安裝。不同的writers可以在tRNA的不同位置添加A-to-I編輯。ac4C的writers NAT10在接頭Tan1/THUMPD1的協助下修飾tRNA。

許多reader蛋白以各種方式影響m6A RNA命運，很大程度上取決于其亞細胞定位。研究的reader是YT521-B同源性(YTH)結構域家族成員，它們共鑒定m6A YTH結構域，但對RNA命運產生不同的影響。YTH結構域家族包括YTHDF1-3和YTHDC1-2。YTHDF1和YTHDF3通過與翻譯機制互作，積極促進蛋白合成，而YTHDF2則招募RNA降解酶或接頭蛋白，觸發其目標mRNA快速降解。YTHDC1不僅促進m6A修飾的染色質相關調控RNA衰減，影響開放染色質狀態和下游轉錄，而且還通過招募和調節前mRNA剪接因子來介導mRNA剪接。YTHDC2可能以m6A依賴或不依賴性方式參與mRNA穩定和翻譯。類胰島素生長因子2 mRNA結合蛋白(IGF2BPs，包括IGF2BP1-3)通過K同源結構域識別m6A，增強mRNA穩定性和翻譯。異質核糖核蛋白(HNRNP)家族成員，包括HNRNPC、HNRNPG和HNRNPA2B1，能夠鑒定pre-mRNA和/或原始(mi)RNA上的m6A，以介導剪接和/或細胞核質轉運。真核起始因子3(eIF3)在細胞應激誘導下，通過招募43S復合體促進無帽翻譯。富脯氨酸卷曲螺旋2A(PRRC2A)鏈球菌核酸酶和含tudor結構域的1(SND1)作為m6A readers，促進修飾RNA穩定。特別是m6A通過促進共轉錄R環形成參與轉錄終止，以防止Pol II的reads活性，目前尚不清楚其他readers是否參與此過程。m6A在各種RNA分子中的具體作用見圖2-4和表1。

總的來說，m6A修飾通過影響不同RNA的轉錄、成熟、定位、功能和代謝，在各種細胞過程中發揮調節作用。在mRNA中，m6A可以影響轉錄、成熟、定位、翻譯和降解，最終影響編碼的蛋白質。在rRNA中，18S rRNA中的m6A1832修飾和28S rRNA中的m6A4220修飾對整體翻譯。在snRNA和snoRNA中，m6A修飾可能調節snRNA pre-mRNA或pre-lncRNA的剪接過程。在miRNA中，m6A通過招募miRNA微加工復合體蛋白DGCR8（依賴于HNRNPA2B1）來促進pri-miRNA加工。在lncRNA和circRNA中，m6A已被證實可以調節生成、結構、分布、功能和代謝，并且在具有編碼潛力的circRNA中，m6A也是一個關鍵的翻譯啟動子。

盡管m6A已經被廣泛研究，但仍有一些重要問題需要解決。例如，m6A是一種廣泛存在的修飾，可以影響各種類型的RNA，現有的研究主要集中在m6A對mRNA的影響上，而其對非編碼RNA的影響可能是一個很好的研究興趣點。當前研究表明，m6A對RNA穩定性的影響是雙向的，即增加穩定性或促進降解。對于這個問題，需要充分考慮RNA中m6A的修飾位點以及不同readers（如YTHDF2和IGF2BPs）之間的不平衡。m6A可能通過介導pre-mRNA剪接，影響circRNA生成和circRNA-mRNA不平衡，由于最近對circRNA的研究熱潮，這也是一個潛在的研究焦點。盡管現有的抑制因子可以通過抑制writers來干擾m6A水平，但它們通常具有非特異性，并且影響整體m6A水平。探索基因特異性的m6A干擾更具有重要意義。

m5C（5-methylcytosine）

m5C甲基化發生在胞嘧啶殘基的第5位，是DNA和RNA共有的一種修飾。自1958年被鑒定以來，m5C被描述為在tRNA、rRNA、mRNA、增強子RNA(eRNA)和miRNA中廣泛存在的表觀轉錄組標記，尤其在真核生物的tRNA和rRNA中含量（圖1）。

在真核生物中，m5C甲基化由NOL1/NOP2/SUN結構域(NSUN)家族成員、NSUN1-7和DNA甲基轉移酶樣蛋白2(DNMT2)引入（表1）。特定的m5C"writers"催化不同的RNA亞群。目前所知，細胞質tRNA由NSUN2、NSUN6和DNMT2甲基化，而線粒體tRNA由NSUN2和NSUN3催化（圖5和表1）。rRNA在細胞核內由NSUN1和NSUN5甲基化，在線粒體中由NSUN4催化（圖3和表1）。mRNA由NSUN2和NSUN6甲基化，而ncRNA和eRNA分別由NSUN2和NSUN7修飾（圖2和表1）。

最近，一些m5C erasers或修飾因子（modifiers）在RNA分子中受到關注。已知的erasers / modifiers包括TET蛋白家族(TET1-3)和α-酮戊二酸依賴性雙加氧酶ABH1(ALKBH1)，它們具有將m5C氧化成5-羥甲基胞嘧啶(hm5C)的活性。在DNA中，TET蛋白依次將m5C轉化為hm5C、5-甲酰胞嘧啶(f5C)和5-羧胞嘧啶，后兩者被胸腺嘧啶DNA糖基化酶識別和去除。而在RNA中，TET蛋白僅被報道能將m5C轉化為hm5C。ALKBH1能將m5C依次轉化為hm5C和f5C，這一過程在線粒體中對線粒體功能必需（圖5）。

與m6A修飾類似，m5C也涉及結合蛋白來改變修飾RNA命運。被鑒定m5C修飾的mRNA reader是RNA和出核因子結合蛋白2(ALYREF)，這是一個蛋白復合體，有助于mRNA出核（圖1和表1）。Y盒結合蛋白1(YBX1)是一種位于細胞質的reader，通過招募ELAV樣RNA結合蛋白1(ELAVL1)（mRNA穩定性維持蛋白），以增強m5C修飾mRNA的穩定性。此外，YTHDF2，也是一種m6A reader蛋白，能夠直接結合RNA中的m5C，調節m5C在編碼和非編碼RNA中的分布，并通過調節m5C水平影響rRNA成熟。

總體而言，m5C在穩定非編碼和編碼RNA中發揮重要作用。在tRNA中，m5C調節RNA結構和穩定性，是翻譯精確所必需。在rRNA中，m5C甲基化穩定了核糖體的結構構象，確保翻譯準確性，并招募了應對氧化應激的mRNA亞集到poly核糖體上。m5C在mRNA中對調控穩定性、出核和翻譯至關重要。例如，一組具有高甲基化m5C位點的mRNA通過NSUN2或YBX1依賴性方式穩定，從而影響膀胱癌的發生或斑馬魚的胚胎發育。NSUN2增強了ALYREF對細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1A（CDKN1A）mRNA的鑒定，在功能上促進了1T3-L3前脂肪細胞中CDKN1A mRNA的出核和翻譯。

鑒于m5C在維持真核生物tRNA和rRNA的結構和穩定性方面的重要性，而真核 tRNA 和 rRNA 是維持幾乎所有類型真核細胞正常生理機能的重要分子，因此將m5C作為治療方法可能還有很長的路要走。幸運的是，不同RNA具有不同的writers，靶向特定writers可以影響特定RNA功能。例如，最近的一項研究表明，靶向NSUN3以調節線粒體RNA m5C的位點特異性修飾，在抗癌癥轉移中顯示出治療效果。

m1A（N ¹-methyladenosine）

在20世紀60年代被鑒定出來的m1A是腺苷在N1位點的甲基化，已在tRNA、rRNA、mRNA和lncRNA中被發現。m1A與m6A修飾密切相關，不僅因為m1A在堿性條件下可以重排為m6A（Dimroth重排），而且它們還共有一些調控因子（圖1）。

目前報道的人類m1A"writers"包括核糖體甲基化酶（NML，也稱為RRP8）（rRNA）、tRNA甲基轉移酶6非催化亞基（TRMT6）-RNA甲基轉移酶61A（TRMT61A）復合體（mRNA和線粒體tRNA）、TRMT61B（線粒體tRNA和rRNA）、TRMT10B（tRNA）和TRMT10C（線粒體tRNA和mRNA）。m1A erasers，包括FTO（tRNA）和ALKBH家族成員ALKBH1（線粒體tRNA）、ALKBH3（tRNA和mRNA）和ALKBH7（線粒體tRNA），與一些m6A erasers重疊或密切相關。因此，一些m6A readers，即包括YTHDF1-3和YTHDC1在內的YTH結構域家族蛋白，已被證實能夠鑒定m1A修飾（圖2、3、5和表1）。

總的來說，m1A影響RNA堿基對，進而影響目標RNA分子的結構和功能。人類rRNA和tRNA中存在許多不同的m1A修飾位點。例如，28S rRNA位1322的m1A促進60S核糖體亞基形成，位947的m1A對線粒體核糖體結構和功能至關重要。tRNA位58的m1A對tRNA結構、穩定性和翻譯啟動至關重要；這一位點m1A缺失可能促進tRNA衍生小RNA（tDRs）產生，增強核糖體組裝并引起惡性表型。在mRNA中，m1A分布在每個mRNA片段中，包括編碼序列（CDS）、5'UTR和3'UTR，其作用似乎取決于區域或亞細胞位置。在起始密碼子附近，m1A可能通過改變二級/三級結構或readers對翻譯啟動位點（TISs）的識別來調節翻譯啟動，從而促進翻譯。線粒體中5'UTR或CDS中的m1A抑制翻譯，可能是通過影響核糖體掃描或翻譯（圖2、3、5和表1）。

由于m1A與m6A共有一些調控因子，如YTHDF1-3和YTHDC1，m6A的研究方向可以為m1A提供參考。由于m1A修飾可以影響RNA堿基對，它可能影響miRNA與其他RNA結構（如mRNA 3'UTR、lncRNA和circRNA）的結合。競爭性內源RNA（ceRNA）調控網絡近年來受到廣泛關注，m1A修飾可能為這一理論增添新的概念。

m7G（N ⁷-methylguanosine）

m7G指的是在鳥嘌呤N7位發生的RNA甲基化，存在于所有鳥苷的約0.4%中，其水平與m1A修飾相似。m7G因形成成熟mRNA、snRNA和snoRNA的5'帽結構（m7GPPPN）而聞名；此外，它在mRNA的5'UTR、CDS和3'UTR所有三個轉錄片段以及pre-mRNA中都富集。m7G也存在于非編碼RNA中，如tRNA的46位、18S rRNA的G1575/G1639位，包括成熟miRNA和pre-miRNA中（圖1）。

RNA鳥嘌呤-7甲基轉移酶（RNMT）、METTL1-WD重復域4（WDR4）復合體和Williams-Beuren綜合征染色體區域22蛋白（WBSCR22，也稱為BUD23）被認為是m7G的"writers"。RNMT由RNMT激活小蛋白（RAM）激活下，對有效的帽甲基化必需。METTL1通過與WDR4或其他合作伙伴形成復合體，具有tRNA、內部mRNA和pri-miRNA/miRNA的m7G甲基轉移酶活性。需要甲基轉移酶接頭蛋白TRM112，WBSCR22特別地在18S rRNA中甲基化m7G。在大多數非編碼RNA中，m7G帽在成熟過程中可能因片段化或進一步修飾為m2,2,7G三甲基鳥苷而丟失。例如，三甲基鳥苷合酶1（TGS1）可能作為一個修飾因子，將snRNAs和snoRNAs的m7G帽高甲基化為m2,2,7G帽結構，導致它們在核焦點中聚集。m7G帽可以被eIF4E和由CBP80和CBP20組成的帽結合復合體（CBC）識別，從而影響RNA成熟、出核和翻譯（圖2-5和表1）。

mRNA上的m7G帽調節mRNA過程的多個階段，包括pre-mRNA剪接、出核、轉錄擴展、翻譯和降解，并間接增加核糖體合成和翻譯效率。在內部mRNA上，m7G甲基化可能影響mRNA翻譯。tRNA中的m7G通過維持tRNA結構完整性來重塑mRNA翻譯體，促進其穩定性、翻譯能力，并減少核糖體停頓。然而，m7G對rRNA的影響尚未深入研究。在miRNA中，m7G通過拮抗pri-miRNA中的G-四鏈體結構促進miRNA加工（圖2-5和表1）。

m7G在mRNA中廣泛存在，是翻譯過程中的關鍵調控因子，因此，它可能不是人類疾病中的有效治療靶標。m7G調控因子在不同的RNA和疾病中的作用可能不同。例如，tRNA上的m7G修飾促進肺癌進展，而let-7 miRNA上的m7G修飾則可能抑制進展。m7G修飾促進肝細胞癌和膀胱癌進展，但在畸胎瘤中則產生相反效果。

ac4C（N ⁴-acetylcytosine）

除了m5C和hm5C，ac4C是胞嘧啶上的另一種保守修飾，是目前在真核生物RNA中描述的一種乙酰化。像許多RNA修飾一樣，ac4C最初是在tRNA和rRNA中被鑒定，隨后在mRNA中也被發現。在rRNA中，ac4C分布在哺乳動物18S rRNA解碼位點附近的34號和45號螺旋；tRNA中，ac4C分布在真核生物的tRNA^Ser/Leu的D-stem上。在mRNA中，ac4C位點沉積主要在編碼序列(CDS)和5'非翻譯區(5'UTR) 區域（圖1）。

N-乙酰轉移酶10（NAT10）是一種ATP依賴性RNA乙酰轉移酶，目前被認為是ac4C的"writer"。它在18S rRNA、tRNA和廣泛的mRNA中催化ac4C修飾。在人類rRNA或tRNA中形成ac4C需要另外兩個蛋白質：是box C/D snoRNA U13，它對18S rRNA乙酰化至關重要，主要通過及時的pre-rRNA折疊來實現。另一個是含有THUMP結構域1蛋白（THUMPD1）的特異性RNA接頭蛋白，具有可以與NAT10互作并協同參與tRNA乙酰化的RNA結合基序（圖2、3、5和表1）。

在18S rRNA中，ac4C對pre-rRNA加工和核糖體合成至關重要，可能通過將18S rRNA 3'端轉變為富含堿基修飾的環境來影響翻譯能力，從而與mRNA或tRNA互作。tRNA中ac4C形成的功能尚未理解，但tRNA的ac4C可以促進其穩定性，并被認為是由于快速的tRNA降解通路，作為真核生物tRNA成熟過程的監測指標。此外，ac4C可以影響mRNA翻譯。mRNA CDS區域上的ac4C顯著增強了mRNA的穩定性并促進蛋白翻譯，可能是通過影響其在翻譯過程中與相應tRNA的互作。然而，5'UTR上的ac4C修飾主要通過直接和間接介導的精確位點特異性來影響翻譯起始：強AUG起始密碼子附近的ac4C修飾可以抑制翻譯，而弱翻譯起始啟動位點下游的ac4C修飾則可以促進翻譯（圖2、3、5和表1）。

作為一種新發現的RNA修飾，ac4C在很大程度上仍然未知，特別是它的調控因子和分子功能。目前只確認了一個writer，還沒有鑒定出erasers和readers。已有報道顯示ac4C在rRNA、tRNA以及mRNA的CDS和UTR區域中的功能，然而相關的研究還很少。需要進行更多的調查研究。

Ψ（Pseudouridine）

大約70年前發現的Ψ（假尿苷）是尿苷的C5-糖苷異構體，其中雜環的C5原子與戊糖的C1'原子相連。Ψ存在于幾乎所有類型的RNA中，包括編碼和非編碼RNA，在物種間高度保守（圖1）。

在人類中已經鑒定出13種Ψ的“writers”，其中之一是Dyskerin假尿苷合成酶1（DKC1），它是H/ACA snoRNP復合體的催化亞基，該復合體催化rRNA假尿苷化，需要RNA介導發揮其催化活性。其余12種writers是不依賴RNA的單個假尿苷合酶（PUSs）：PUS1、PUSL1、PUS3、TRUB1、TRUB2、PUS7、PUS7L、RPUSD1-4和PUS10；這些酶具有特定的細胞定位和RNA靶標。到目前為止，還沒有已知的Ψ erasers和readers。erasers缺失可能是由于由核糖和堿基形成的相對惰性的C-C鍵，導致假尿苷化過程不可逆（圖2、5和表1）。

以往研究表明，Ψ在RNA生物發生、結構、穩定性和功能中發揮著功能作用，參與調控基因表達。tRNA包含許多假尿苷化位點，這些位點對維持穩定的tRNA結構、介導tRNA密碼子-反密碼子堿基配對至關重要，因此參與翻譯過程。Ψ還通過改變tRNA來源片段的性質來抑制異常蛋白質合成。與tRNA情況類似，Ψ也豐富地存在于各種rRNA區域，有助于穩定結構形成。此外，Ψ有助于核糖體加工和功能，以確保蛋白質合成中的翻譯準確性。在snRNA中，Ψ被預測影響結構和RNA-RNA或RNA-RBP互作，以在前mRNA剪接中發揮作用。Ψ還參與調節pre-mRNA加工、mRNA結構、穩定性、翻譯準確性和終止，這是除tRNA和rRNA修飾之外的另一種翻譯調控機制（圖2、5和表1）。

盡管Ψ在幾十年前就已經被發現，但它對多種細胞過程的貢獻才剛剛開始被揭示。與ac4C類似，新事物總是需要時間來理解。闡明Ψ的erasers和readers將是未來的關鍵研究方向之一。特別是，Ψ已經被應用在生成高效的 mRNA疫苗中，這是這種修飾的臨床應用，并且對進一步研究具有潛在價值。

尿苷化（Uridylation,U-tail）

除了普遍的同源poly (A)尾巴之外，由非模型加成組成的尿苷化似乎是3' RNA末端第二大的修飾。尿苷化可以發生在包括mRNAs在內的所有真核RNA類別上，以及包括U6剪接體RNA、gRNA、siRNA、miRNA、Piwi互作RNA（piRNA）、rRNA和tRNA在內的非編碼RNA上。尿苷化還靶向病毒RNA標記（圖1）。

在不同的底物中，尿苷化由不同的末端尿苷酸轉移酶（TUTases）催化，這些酶屬于非典型末端核苷酸轉移酶（TENTs）家族。在核內U6 snRNA中，U6 TUT酶（TUT1）在3'端特別添加或恢復至少四個尿苷。TUT4和/或屬于TENT3亞家族的TUT7是其他細胞尿苷化的主要"writers"。尚未報道尿苷化erasers和修飾因子（modifiers），而尿苷化readers包括LSM1-7復合體（靶向寡尿苷化）、DIS3L2（靶向寡尿苷化和多尿苷化）和La蛋白（圖2和表1）。

尿苷化從多個方面改變RNA命運，包括RNA成熟、功能、穩定性和衰變。尿苷化對U6 snRNA成熟和3'穩定至關重要，以執行剪接功能并啟動gRNA成熟。尿苷化在miRNA中的功用多樣。例如，TUT介導的pre-miRNA尿苷化是miRNA生物生成的關鍵步驟，涉及修復或移除有缺陷的pre-miRNA、arm轉換和Dicer加工。尿苷化在miRNA 3'端可以鑒定非典型靶位點；另一方面可能通過直接影響miRNA 3'UTR互作來消除靶基因抑制。此外，尿苷在3'端添加促進miRNA降解，同樣也適用于其他小RNA，如siRNAs和piRNAs。許多研究表明，尿苷化促進了5'-3'mRNA或3'-5' mRNA衰變，主要通過招募去腺苷酸酶、脫帽酶和外切核酸酶介導。尿苷化還通過各種機制調節翻譯效率，例如mRNA不穩定以及rRNA和tRNA周轉。此外，病毒RNA尿苷化參與抗病毒防御。尿苷化的ncRNAs在外泌體中過表達，表明尿苷化介導RNA分選到外泌體中（圖2、4和表1）。

尿苷化可以作用于真核細胞中幾乎所有類別的RNA，進一步鑒定"writers"及其輔助因子在鑒定特定RNA底物方面以及調節去尿苷化和決定尿苷化轉錄本命運的erasers和readers，無疑是深入理解調控網絡的關鍵。尿苷化的細胞類型和疾病特異性模式在揭開尿苷化在細胞生物學中的作用方面也至關重要。

腺苷-肌苷（A-to-I）RNA編輯（Adenosine-to-inosine editing）

A-to-I編輯是一種通過脫氨作用將腺苷轉換為肌苷的RNA分子修飾，是在哺乳動物中普遍存在的一種共轉錄和轉錄后修飾。A-to-I編輯廣泛發生在pre-mRNA、mRNA、非編碼RNA（如miRNA、lncRNA）以及tRNA中，甚至在病毒RNA中也存在。A-to-I RNA編輯通常靶向由倒置Alu重復元件形成的雙鏈RNA發夾結構，這些結構主要位于內含子和非翻譯區域，而在編碼外顯子中較少。

A-to-I編輯是腺苷殘基直接轉換為肌苷殘基過程，這不是一個傳統的“writer”過程，因此A-to-I編輯的“writer”也是編輯器。腺苷脫氨酶tRNA特異性1（ADAT1）負責在真核生物tRNA中將腺苷37脫氨化為肌苷，而某些tRNA上34位的A-to-I轉換由ADAT2和ADAT3催化。其他A-to-I編輯事件由作用于RNA的腺苷脫氨酶（ADAR）家族成員催化，這些在哺乳動物中保守。ADARs擁有相似的功能域結構，包括雙鏈RNA結合域（dsRBDs）和一個較大的催化腺苷脫氨酶域。ADAR有三個成員：ADAR1和ADAR2脫氨雙鏈（ds）RNA，而ADAR3可以結合dsRNA以及單鏈（ss）RNA。ADAR3缺乏編輯活性，可能通過與其他ADARs競爭性結合dsRNA來降低這些酶的效率。

與其它附加化學修飾不同，A-to-I編輯可能不會受到erasers、modifiers和readers的進一步調控。通常這種特定腺苷編輯可以誘導轉錄組多樣性，并影響靶RNA功能。盡管A-to-I編輯在編碼區域發生的概率相對較低，但研究表明它通過改變蛋白質密碼子影響蛋白質翻譯和功能。例如，在結直腸癌中，RHOQ轉錄本的A-to-I編輯導致RHOQ蛋白136位的天冬酰胺被絲氨酸替代，從而導致RHOQ活性增加和癌癥侵襲潛力增強。在UTR中，A-to-I RNA編輯可以調節包括轉運、翻譯和降解在內的RNA過程。例如，ADAR1直接編輯XIAP和MDM2 mRNA的3'UTR，以促進這些mRNAs的核保留。A-to-I編輯有助于招募穩定化的RNA結合蛋白人抗原R（HuR）到CTSS mRNA的3'UTR，從而增強CTSS mRNA的穩定性和翻譯。此外，3'UTR中的A-to-I RNA編輯有抑制miRNAs與靶基因互作的潛力，以阻礙轉錄后抑制活性。內含子中的A-to-I RNA編輯通常調控可變剪接過程。例如，ADAR1缺失可能導致ABCB1基因內含子27的可變剪接，產生帶有保守內含子的轉錄本，導致無意義介導的mRNA衰減和ABCB1 mRNA穩定性降低。miRNA中的A-to-I RNA編輯可能影響miRNA的生物生成和功能。A-to-I RNA編輯還抑制內含子中的Alu元件形成雙鏈RNA結構，導致線性mRNA和circRNAs的生成變化。

一些報告表明，pri-miRNA或pre-miRNA中的A-to-I RNA編輯可能引起局部結構構象變化，導致片段化抑制和成熟miRNA生物生成減少。相反，一些A-to-I RNA編輯可能不干擾或促進miRNA生物生成。特別是ADARs也可能作為RNA結合蛋白與pre-miRNA直接結合，通過不依賴于相鄰A-to-I編輯事件的方式促進miRNA加工。成熟miRNAs或siRNAs中的A-to-I編輯可能影響它們對靶mRNA的選擇和沉默效率。在lncRNAs中，A-to-I編輯可以影響它們的二級結構、穩定性和與其他分子的互作。例如，lncRNAs中的A-to-I RNA編輯可能影響lncRNA-miRNA互作，因此改變它們的miRNA海綿功能。在tRNAs中，A-to-I編輯與它們的解碼能力密切相關。在病毒RNA中，A-to-I RNA編輯可以直接靶向RNA病毒的基因組或轉錄組來調控病毒致病性以及宿主先天免疫反應。

盡管如此，這個領域還有很多問題有待解答。編輯器如何選擇A-to-I編輯的靶位點？盡管以前的研究已經鑒定了許多人類RNA分子中的A-to-I編輯位點，但這些編輯對絕大多數RNA位點的意義仍然不清楚。由于A-to-I編輯可以通過多種機制調控基因表達，它可能是協助或替代RNA干擾的潛在方法。除了影響miRNA-3'UTR和miRNA-lncRNA互作外，A-to-I編輯還可能影響miRNA-circRNA互作，這尚未得到驗證。對RNA編輯的進一步研究可能為精確基因編輯提供經驗。

小結：

• m6A修飾：在真核生物中豐富的mRNA修飾，通過m6A甲基轉移酶復合體(MTC)介導，涉及多種細胞過程，包括轉錄、成熟、定位、翻譯和降解。

• m5C修飾：在tRNA和rRNA中豐富，由NSUN家族成員和DNMT2引入，影響RNA結構和穩定性。

• m1A修飾：在多種RNA類型中存在，與m6A修飾密切相關，影響RNA分子結構和功能。

• m7G修飾：在成熟mRNA的5'帽結構中形成，對RNA成熟、出核和翻譯有重要作用。

• ac4C修飾：在rRNA、tRNA和mRNA中發現，由NAT10介導，促進mRNA穩定性和翻譯。

• Ψ修飾：在幾乎所有類型的RNA中存在，對RNA的生物發生、結構、穩定性和功能有重要作用。

• 尿苷化修飾：在eukaryotic RNAs的3'末端發生，影響RNA的成熟、功能、穩定性和衰變。

• A-to-I編輯：在RNA分子中將腺苷轉化為肌苷，由ADAR家族成員催化，影響mRNA的轉運、翻譯和降解。

近年來，免疫細胞異常在人類疾病中的研究進展迅速，RNA修飾在免疫細胞的多個生物學過程中發揮作用，包括發育、分化、激活、遷移和極化，從而調節免疫反應，并參與某些免疫相關疾病。m6A、m5C、m1A、m7G、ac4C、Ψ、尿苷化修飾和腺苷-肌苷(A-to-I)RNA編輯在內的RNA修飾在免疫細胞生物學中的關鍵作用。通過調節免疫細胞的生物學過程，RNA修飾可以參與免疫相關疾病的發病機制，如癌癥、感染、炎癥和自身免疫疾病。

圖6：各種癌癥中免疫細胞相關的RNA修飾

易基因科技提供全面的表觀基因組學（DNA甲基化、DNA羥甲基化）和表觀轉錄組學（m6A、m5C、m1A、m7G、ac4C）、染色質結構與功能組學技術方案（ChIP-seq、ATAC-seq）

參考文獻：

Cui L, Ma R, Cai J, Guo C, Chen Z, Yao L, Wang Y, Fan R, Wang X, Shi Y. RNA modifications: importance in immune cell biology and related diseases. Signal Transduct Target Ther. 2022 Sep 22;7(1):334. pii: 10.1038/s41392-022-01175-9. doi: 10.1038/s41392-022-01175-9. PubMed PMID: 36138023.