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m¹A tRNA单碱基测序(m1A-Quant-seq)

处在保守位置的 N1-甲基腺苷(例如第 9、14、58 位)参与稳定 L 形折叠,并影响氨酰化与翻译保真度。这些位点的丢失或增加会扰乱翻译过程,与发育缺陷及肿瘤表型都有报道关联。

m1A-Quant-seq 用工程化逆转录酶读通 m¹A 位点,在测序结果里留下可重复的突变特征,突变比例即反映该位点的修饰水平——位点定位到单个核苷酸,且不干扰周围的 tRNA 序列。

服务优势

  • 读通型逆转录:工程化酶可以读通 m¹A 而不在此处截断,紧密折叠的 tRNA 位点同样可判读。
  • 保守位点定量:错配比例直接给出第 9、14、58 位等保守位点的 m¹A 水平。
  • 抗体无关:回避抗体对 tRNA 紧密结构的捕获困难与非特异结合。
  • 翻译保真度读出:m¹A 对氨酰化与解码准确性的调控可在位点层面追踪。
  • 动态变化敏感:可捕捉应激条件下保守位点 m¹A 的增减幅度。

背景介绍

m1A-Quant-seq利用工程化逆转录酶读通 tRNA 中的 m¹A 位点并产生可重复的突变特征,把该位点的突变比例换算为修饰化学计量,从而在单碱基分辨率上定量 m¹A。

处在保守位置的 N1-甲基腺苷(例如第 9、14、58 位核苷酸)可稳定 L 形折叠,并调控氨酰化与翻译保真度。位点的丢失或增加会扰乱翻译过程,在发育缺陷与肿瘤表型中都有报道。

抗体捕获策略在这里不好用:分辨率偏粗,而 tRNA 结构紧密、抗体难以均匀接近各个位点。m1A-Quant-seq 换了一条路——借助可耐受 m¹A 的工程化逆转录酶读通修饰碱基,同时留下可重复的错配,错配比例就是该位点的 m¹A 水平。

m1A-Quant-seq m¹A 单碱基检测原理

通过定向进化筛选出的逆转录酶,会在遇到特定修饰时留下突变,把修饰位点转成可读的测序特征;作者以 m¹A 为对象建立并验证了这一平台。 Zhou H, et al. Nature Methods 2019;16(12):1281-1288. PMID: 31548705

实验流程

tRNA 富集从总 RNA 中富集 tRNA
片段化按测序读长片段化
背景对照设置对照校正背景
逆转录读通 m¹A 留下错配
测序与分析位点判定与化学计量

生物信息分析

位点鉴定与定量

面向 tRNA 的分析在单碱基分辨率上定位 m¹A、给出单位点化学计量并标记差异修饰。每个位点归属到参考 tRNA 库,附反密码子、isodecoder、isoacceptor 与结构域信息。

分布与富集分析

结果以表格、分布与 motif 图以及可直接加载到浏览器的可视化文件提供,并对携带 m¹A 的 tRNA 宿主基因做功能富集分析。

交付内容

  • 原始 tRNA m¹A 测序数据(FASTQ),可用于数据仓库提交。
  • 样本与测序质控报告,含排序后的 BAM 比对文件与比对统计。
  • 高置信度单碱基 m¹A 位点表(XLSX),含坐标、tRNA 身份与 m¹A 化学计量。
  • tRNA 特征分布图与 m¹A 一致性 motif 分析图(PDF/PNG)。
  • 差异 m¹A 分析表(XLSX),含倍数变化等统计信息。
  • 携带 m¹A 的 tRNA 宿主基因功能富集分析报告(HTML/PDF/PNG)。
  • 基因组浏览器轨道(bigWig/bedGraph)及结构化项目报告。

研究应用

  • 翻译保真度:把保守位点的 m¹A 水平与氨酰化效率、解码准确性关联。
  • 应激响应:追踪应激或营养变化下 tRNA m¹A 的动态增减。
  • tRNA 稳定性:把 m¹A 水平与 L 形折叠稳定性、tRNA 周转关联起来。
  • 癌症与发育:绘制肿瘤或发育程序相关 isoacceptors 上的 m¹A 变化图谱。
  • 宿主基因富集:对携带 m¹A 的 tRNA 宿主基因做功能富集,寻找通路线索。
  • 多修饰联合:与 m⁷G、Ψ、Nm 等方法组合,观察同一批样本中的修饰协同变化。

常见问题

m1A-Quant-seq 给出的是定性还是定量结果?
给出位点水平的定量结果。m¹A 在逆转录时会造成特征性的停顿与错配,通过统计读通与受阻两类信号的比例,可以换算出每个位点的修饰百分比。方法覆盖第 9、14、58 位等保守位点,也能报告其他位点。
为什么不用抗体富集?
抗体捕获对 tRNA 这类折叠紧密的分子存在分辨率偏粗、位点可及性不一致的问题。m1A-Quant-seq 直接依赖酶学读通,位点判定来自错配比例,不引入抗体亲和力带来的偏差。
报告里会给出哪些内容?
包括原始 reads、质控与比对报告、含 tRNA 注释与化学计量的单碱基 m¹A 位点表、分布与 motif 图、差异修饰表与宿主基因富集分析,以及项目报告。
适合哪些样本类型?
推荐使用纯化总 RNA,也可以为您提供 RNA 提取服务。样本采集后建议尽快低温保存、避免反复冻融;具体准备方式可参照送样指南,或寄送前与我们确认。

参考文献

  • [1] Zhou H, Rauch S, Dai Q, et al. Evolution of a reverse transcriptase to map N1-methyladenosine in human messenger RNA. Nature Methods 2019;16(12):1281-1288. DOI: 10.1038/s41592-019-0550-4
  • [2] Li X, Xiong X, Zhang M, et al. Base-resolution mapping reveals distinct m1A methylome in nuclear- and mitochondrial-encoded transcripts. Molecular Cell 2017;68(5):993-1005. PMID: 29107537
  • [3] Kvolik Pavić A, Čonkaš J, Mumlek I, et al. Clinician's Guide to Epitranscriptomics: An Example of N1-Methyladenosine (m1A) RNA Modification and Cancer. Life 2024;14(10):1230. DOI: 10.3390/life14101230. PMID: 39459530
  • [4] Pajdzik K, Lyu R, Dou X, et al. Chemical manipulation of m1A mediates its detection in human tRNA. RNA 2024;30(5):548-559. DOI: 10.1261/rna.079966.124. PMID: 38531647