항체 및 바이설파이트 처리 없이 전사체 전반에 걸쳐 5-메틸시토신을 효과적으로 검출하는 새로운 방법 개발

Core Concepts

DRAM 시스템은 탈아미노화 효소와 5-메틸시토신 판독 단백질을 결합하여 전사체 전반에 걸쳐 5-메틸시토신 위치를 효과적이고 포괄적으로 확인할 수 있는 새로운 방법을 제공한다.

Abstract

이 연구에서는 DRAM (탈아미노화 효소와 5-메틸시토신 판독 단백질 보조 RNA 메틸화 분석) 시스템을 개발했다. DRAM 시스템은 탈아미노화 효소(APOBEC1, TadA-8e)와 5-메틸시토신 판독 단백질(ALYREF, YBX1)을 융합하여 5-메틸시토신 부위 인근의 탈아미노화 반응을 통해 5-메틸시토신 위치를 확인한다. 이는 항체나 바이설파이트 처리 없이도 전사체 전반에 걸쳐 5-메틸시토신을 포괄적으로 검출할 수 있다. DRAM 시스템은 기존 바이설파이트 염기서열 분석 데이터와 높은 중복성을 보였으며, 저농도 RNA 샘플(10ng)에서도 효과적으로 작동했다. 또한 DRAM은 산화 스트레스에 의한 5-메틸시토신 동적 변화를 모니터링할 수 있었다. 이를 통해 DRAM 시스템이 5-메틸시토신의 생물학적 기능 규명과 관련 질병 치료법 개발에 기여할 것으로 기대된다.

Stats

RPSA mRNA의 5-메틸시토신 부위에서 DRAM-ABE에 의한 A-to-G 편집률은 14.7%였다. AP5Z1 mRNA의 5-메틸시토신 부위에서 DRAM-CBE에 의한 C-to-U 편집률은 13.6%였다. NSUN2 또는 NSUN6 결손 세포주에서는 DRAM에 의한 편집 효과가 크게 감소했다.

Quotes

"DRAM 시스템은 항체나 바이설파이트 처리 없이도 전사체 전반에 걸쳐 5-메틸시토신을 포괄적으로 검출할 수 있다." "DRAM은 저농도 RNA 샘플(10ng)에서도 효과적으로 작동했다." "DRAM은 산화 스트레스에 의한 5-메틸시토신 동적 변화를 모니터링할 수 있었다."

Key Insights Distilled From

Transcriptome-wide identification of 5-methylcytosine by deaminase and reader protein-assisted sequencing

by Zhou,J., Zha... at www.biorxiv.org 04-19-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.17.589933v1

Deeper Inquiries

5-메틸시토신 이외의 다른 RNA 수식체에 대해서도 DRAM 시스템을 응용할 수 있는 방법은 무엇일까

5-메틸시토신 이외의 RNA 수정에 DRAM 시스템을 적용하는 방법은 해당 RNA 수정에 특이적으로 결합하는 리더 단백질과 디아미나아제를 활용하는 것입니다. 다른 RNA 수정에 대한 특이적인 리더 단백질을 식별하고 해당 RNA 수정 부근에서 디아미나아제를 활용하여 디아미네이션 이벤트를 유도함으로써 해당 RNA 수정을 감지할 수 있습니다. 이를 통해 DRAM 시스템은 다양한 RNA 수정에 대한 탐지를 확장할 수 있습니다.

DRAM 시스템의 정확도와 민감도를 더 높이기 위해 어떤 추가적인 기술적 개선이 필요할까

DRAM 시스템의 정확도와 민감도를 향상시키기 위해서는 몇 가지 기술적 개선이 필요합니다. 첫째, m5C 리더 단백질과 디아미나아제의 결합 효율을 높이기 위해 단백질 공학적 개선이 필요할 수 있습니다. 또한, 디아미네이션 이벤트의 특이성을 높이기 위해 m5C 결합 부위의 정확한 인식을 위한 구조적 연구가 필요할 것입니다. 더불어 시스템의 반응 시간을 단축하고 효율성을 높이기 위해 자동화된 시스템 및 고속 시퀀싱 기술을 도입하는 것도 고려해볼 수 있습니다.

DRAM 시스템을 통해 발견된 5-메틸시토신 위치 정보가 실제 생물학적 기능과 어떤 연관성이 있는지 심도 있게 탐구해볼 수 있는 방법은 무엇일까

5-메틸시토신 위치 정보가 발견된 RNA의 생물학적 기능을 탐구하기 위해 다양한 방법을 활용할 수 있습니다. 먼저, m5C가 발견된 RNA의 발현양과 다른 RNA 수정 및 유전자 발현과의 상호작용을 분석하여 생물학적 네트워크를 구축할 수 있습니다. 또한, m5C가 발견된 RNA의 기능적 역할을 조사하기 위해 유전자 조절 실험 및 유전자 발현의 변화를 모니터링하는 실험을 수행할 수 있습니다. 더 나아가, m5C가 발견된 RNA의 조절된 다른 RNA와의 상호작용을 조사하여 특정 생물학적 경로나 병리학적 과정에서의 역할을 규명할 수 있습니다. 이러한 다양한 방법을 통해 5-메틸시토신 위치 정보의 생물학적 의미를 깊이 있게 탐구할 수 있습니다.