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m⁷G tRNA单碱基测序(TRAC-Seq)

N7-甲基鸟苷(m⁷G)主要位于部分 tRNA 可变环的第 46 位,通过形成碱基三联体维持 tRNA 的结构完整性。位点定位清楚,才能判断它是否落在影响折叠与解码的位置上。

TRAC-Seq 用还原性切割在读段中留下明确断点,据此在单核苷酸分辨率上定位 m⁷G,并给出每个位点的化学计量。

服务优势

  • 单核苷酸分辨率:切割断点直接落在修饰位点上,位置判定不依赖富集区间的推断。
  • 不依赖抗体:依靠化学反应而非抗体亲和力,避免抗体交叉反应与非特异结合带来的背景。
  • 可定量:结合去甲基化对照,把切割信号换算为位点水平的化学计量。
  • 覆盖经典与少见位点:可变环等位置的经典 m⁷G 与其他位点一并报告。
  • 假阳性可控:以去甲基化处理作为阴性对照,非特异性切割会被扣除。

背景介绍

TRAC-Seq是一种基于还原性切割的 m⁷G 定位方法。样品先经去甲基酶处理以降低背景,随后用 NaBH₄ 与苯胺在 m⁷G 残基处诱导切割;切割产生的片段进入建库流程后被测序捕获,据此判断每个位点是否存在修饰及修饰水平。

m⁷G 在 tRNA 中参与稳定 L 形折叠,并影响反密码子与密码子的配对。位点一旦发生变化,可能改变局部构象,进而影响解码效率。因此在做功能研究之前,先把位点定位清楚很关键。

与依赖抗体富集的策略相比,化学切割路线不引入抗体偏好,对结构紧密的 tRNA 来说更可控——这也是我们把它作为 m⁷G 主力方法的原因。

m⁷G TRAC-Seq 还原性切割与对照设计示意

在小鼠胚胎干细胞中,22 个 tRNA 在可变环的 RAGGU 基序上带有 m⁷G;敲除 Mettl1 后,相应密码子上的核糖体占据上升,细胞周期与脑发育相关基因的翻译受影响最明显。 Lin S, et al. Molecular Cell 2018;71(2):244-255. PMID: 29983320

实验流程

样本质检RNA 完整性与纯度
去甲基化对照两组并行处理
还原性切割NaBH₄ 与苯胺
建库测序捕获切割片段
位点判定信号扣除与定量

生物信息分析

位点鉴定与定量

给出每个 m⁷G 位点在成熟 tRNA 上的相对坐标、tRNA 基因归属、反密码子与 isoacceptor 信息,并给出位点水平的化学计量。

分布与 motif 分析

展示 m⁷G 在各类 tRNA 与各结构域的分布,并做序列 motif 统计,便于观察位点是否集中出现在特定区域。

差异分析

比较组间位点水平的修饰差异,输出差异位点表与可视化结果。

研究应用

  • 位点图谱:在转录组范围内确定 m⁷G 位点,包括可变环第 46 位等经典位置。
  • 结构与功能:把 m⁷G 变化与 tRNA 稳定性、折叠状态关联起来分析。
  • 翻译保真度:研究 m⁷G 水平变化对解码准确性的影响。
  • 疾病机制:在肿瘤或代谢模型中筛选差异 m⁷G 位点。
  • 方法选择:需要位点水平的 m⁷G 定量时,可与 m7G-Quant-Seq 组合,两条证据链互相印证。
  • 多平台组合:与 tRNA 测序、LC-MS 修饰定量组合,形成从表达到底层修饰的完整数据。

常见问题

切割是怎么发生的?
样品先经去甲基酶处理降低背景,随后依次用 NaBH₄ 与苯胺处理,在 m⁷G 残基处诱导还原性切割。切割产生的片段带有可用于连接接头的末端,进入建库流程后被捕获测序,通过读段断点的位置判断修饰位点。
为什么一定要做去甲基化对照?
去甲基化处理会把 m⁷G 转回普通鸟苷,切割随之消失。把处理组与对照组结果相减,可以扣除非特异性切割造成的假阳性,让保留下来的位点更可信。这一步对结果的可解释性影响很大。
和其他 m⁷G 检测策略怎么区分?
TRAC 走的是还原性切割路线;需要位点水平的定量结果时,我们另有 m7G-Quant-Seq 采用靶向化学转化、把 m⁷G 位点记录为逆转录特征。两者证据来源不同,可以按研究目的选择,也可以组合使用互相验证。
报告包含哪些内容?
包含原始测序数据、位点鉴定与定量结果表,以及位点分布、motif 与差异分析图表。位点表中附成熟 tRNA 相对坐标、反密码子与结构域归属,方便直接对照解码相关的结构区域。

参考文献

  • [1] Lin S, et al. Mettl1/Wdr4-mediated m7G tRNA methylome is required for normal mRNA translation and embryonic stem cell self-renewal and differentiation. Mol Cell 71(2), 244-255 (2018). PMID: 29983320
  • [2] Zhang LS, et al. Transcriptome-wide mapping of internal N7-methylguanosine methylome in mammalian mRNA. Mol Cell 74(6), 1304-1316 (2019). PMID: 31031084