7-甲基鸟嘌呤（m7G）修饰是转录后调控中最常见的碱基修饰形式之一，广泛分布于tRNA、rRNA以及真核生物mRNA的5’帽子区，对维持RNA的加工代谢、稳定、出核以及蛋白质翻译具有重要作用。近期研究表明高等真核生物mRNA内部也含有m7G修饰，然而对其分布特征和调控作用目前尚不清楚。

中国科学院北京基因组研究所杨运桂团队开发了单碱基分辨率的m7G高通量测序技术(m7G miCLIP-seq)，通过该方法系统性描绘m7G在真核生物mRNA内部的分布特征，并进一步解析应激处理下该修饰对蛋白质翻译的分子调控机制。相关研究成果在9月13日以Dynamic methylome of internal mRNA N7-methylguanosine and its regulatory role in translation 为题在线发表于Cell Research 杂志。

研究团队通过绘制真核生物mRNA内部的m7G分布图谱，发现该修饰的分布具有物种保守性。正常条件下，人和小鼠mRNA内部的m7G显著富集于5’非翻译区（5’UTR）尤其是翻译起始位点附近的AG二碱基富集区；而H2O2和热激处理下，m7G分布发生动态性变化，显著富集于基因编码区（CDS）和3’UTR区。结合Ribosome profiling数据发现，应激处理下形成的m7G具有促进蛋白质翻译的作用；进一步结合minigene报告系统证实，H2O2处理下PCNA 3’UTR上的m7G修饰能够增强该基因的翻译效率。进一步通过western blot实验证实，应激处理下，已知的m7G甲基转移酶METTL1的蛋白水平显著增加，说明应激处理下METTL1可能参与调控真核生物mRNA内部的m7G形成。

该研究通过开发单碱基分辨率的m7G高通量测序技术，成功绘制了高等真核生物mRNA内部的m7G动态分布图，并揭示了应激处理下m7G对蛋白质翻译的分子调控机制，为后续m7G的功能性研究提供基本的技术和理论支撑。该研究得到中科院战略性先导科技专项、国家自然科学以及国家重点研发计划等的资助。

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mRNA内部m7G的高通量测序技术及对mRNA翻译调控机制