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m³C tRNA单碱基测序(HAC-Seq)

m³C 常见于反密码子环第 32 位,直接影响密码子识别的精确性。该位点丰度相对较低,信号容易被背景淹没,因此对检出灵敏度和假阳性控制的要求都比一般修饰更高。

HAC-Seq 用肼-苯胺切割在单核苷酸分辨率上定位 m³C,并以去甲基化样品作为对照,把真正的修饰位点从背景中区分出来。

服务优势

  • 单核苷酸分辨率:切割位点直接对应修饰位置,不依赖富集区间的推断。
  • 化学特异性:依靠化学反应而非抗体亲和富集,减少非特异结合带来的背景。
  • 对照设计严谨:同批样品设去甲基化对照组(DM-HAC),修饰被去除后切割消失,据此排除假阳性。
  • 与富集法互补:化学切割结果可以独立复核抗体富集法发现的关键位点。
  • 定量可读:切割信号强度可用于评估位点水平的修饰程度。

背景介绍

HAC-Seq(肼-苯胺切割测序)是一种以单核苷酸分辨率定位 tRNA m³C 的测序方法。样品经肼与苯胺处理后在 m³C 位点特异性切割,产生的 5′ 片段末端受损、无法连接接头,测序只捕获全长片段与 3′ 切割片段,据此判定切割位置。

m³C 在维持 tRNA 结构、解码准确性与翻译效率方面发挥作用,已有研究把它与线粒体功能、细胞周期以及 DNA 修复等通路联系起来。位点一旦变化,可能影响反密码子环的局部构象。

由于该位点信号相对弱,单靠化学切割容易与背景混淆,因此方法上必须配合去甲基化对照——这是把 HAC-Seq 的结论做扎实的前提。

m³C HAC-Seq 切割与去甲基化对照设计示意

Mettl8 定位于线粒体,特异性地为线粒体 tRNA^Thr/Ser(UCN) 加上 m³C;在皮层神经干细胞中敲除 Mettl8,会降低线粒体蛋白的翻译水平。 Zhang F, et al. Cell Stem Cell 2023;30(3):300-311.e11. PMID: 36764294

实验流程

样本质检RNA 完整性与纯度
分组处理实验组 / DM 对照
肼-苯胺切割m³C 位点断裂
建库测序捕获两类片段
位点判定对照扣除与定量

生物信息分析

位点鉴定

比较实验组与对照组的读段分布,锁定差异切割位点,并给出成熟 tRNA 相对坐标、基因归属与反密码子信息。

分布与 motif

展示 m³C 位点在各类 tRNA 与各结构域的分布,并做 motif 统计,用于判断位点是否集中在特定区域。

差异分析

比较组间在切割信号上的差异,输出差异位点表与可视化结果。

研究应用

  • 位点图谱:确定 m³C 在成熟 tRNA 上的分布,含反密码子环相关位点。
  • 线粒体相关研究:结合线粒体功能通路分析 m³C 的作用。
  • 细胞周期与 DNA 修复:研究 m³C 变化与这些通路的关联。
  • 与富集法互验:用化学切割结果复核 IP 法发现的关键位点。
  • 多修饰联合:与 m⁷G、m¹A 等方法组合,观察多种修饰在同一批样本中的协同变化。
  • 翻译效率研究:把位点变化与翻译组学数据对照,分析解码层面的影响。

常见问题

切割为什么只影响 5′ 片段?
肼-苯胺切割在 m³C 位点断开 RNA 链,产生的 5′ 片段其 3′ 末端受损,无法连接接头,因此在建库中被排除;而 3′ 切割片段与未切割的全长片段可以正常建库。测序结果中两类片段的分布差异,就是判定位点的依据。
假阳性是怎么排除的?
同一批样品分成两组:实验组直接做 HAC 处理,对照组先经去甲基化酶处理再切割(记为 DM-HAC)。修饰被去除后该位点的切割消失,把两组结果相减即可把真正的 m³C 位点从背景中分离出来。
和 m³C-IP-Seq 有什么区别?
HAC 依靠化学反应,不引入抗体偏好,证据独立性强;IP 法依靠抗体富集,对低丰度位点的灵敏度更高。两者互补,常见做法是先用 IP 法筛选,再用 HAC 复核关键位点。
报告包含哪些内容?
包含原始测序数据、位点鉴定与差异分析结果表,以及位点分布与 motif 分析图表。位点表附带成熟 tRNA 相对坐标与结构域归属,便于结合反密码子区域解读。

参考文献

  • [1] Zhang F, Yoon K, Zhang DY, et al. Epitranscriptomic regulation of cortical neurogenesis via Mettl8-dependent mitochondrial tRNA m3C modification. Cell Stem Cell 2023;30(3):300-311.e11. DOI: 10.1016/j.stem.2023.01.007. PMID: 36764294
  • [2] Xu L, et al. m3C modification of tRNA and its role in translation regulation. (综述,见对应技术文章)