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Nm tRNA单碱基测序(NM-seq)

Nm(2′-O-甲基化)修饰的是核糖本身:在 tRNA 中它稳定 L 形折叠,并精细调控反密码子—密码子解码,因此成熟 tRNA 与反密码子区域的单碱基定位尤为关键。

NM-seq 利用高碘酸盐对 2′-羟基与 2′-O-甲基化核苷酸的反应性差异,通过重复的氧化—消除—去磷酸化(OED)循环富集含 Nm 的片段后再测序,输出覆盖 tRNA 的 Nm 图谱。

服务优势

  • OED 循环富集:高碘酸盐循环降解未修饰核苷酸,Nm 位点抗切割而保留下来。
  • 位点级映射:抗性位点精确落到单个核苷酸。
  • 不依赖抗体:回避抗体对 tRNA 紧密结构的捕获偏倚。
  • 核糖修饰专精:直接读出核糖 2′-O-甲基化本身,而非碱基修饰。
  • 结构域解析:Nm 对反密码子环与 TΨC 环等区域的稳定作用可在位点层面追踪。

背景介绍

NM-seq是一种化学测序方法,利用基于高碘酸盐的氧化—消除—去磷酸化(OED)循环选择性降解未修饰核苷酸,使 2′-O-甲基化位点抗切割,从而把 Nm 映射到单碱基分辨率。

Nm 修饰的是核糖,在 tRNA 中稳定 L 形折叠并精细调控反密码子—密码子解码,成熟 tRNA 与反密码子区域的定位因此尤为关键。

NM-seq 走的是化学路线:高碘酸盐只氧化带有自由 2′-OH 的核糖,氧化产物会阻断逆转录;而 2′-O-甲基化位点因甲基保护不被氧化,可以正常读通。通过多轮氧化—消除循环放大这一差异,即可在每个位点上判断是否存在甲基化。

NM-seq Nm 单碱基检测原理

Nm-seq 利用 2′-O-甲基化与 2′-羟基核苷对高碘酸盐反应性的差异,实现了全转录组范围内、单碱基精度的 Nm 定位。 Dai Q, et al. Nature Methods 2017;14(7):695-698. PMID: 28504680

实验流程

样本质检RNA 完整性与纯度
OED 富集未修饰核苷酸被降解
文库构建单碱基测序文库
高通量测序按项目规模配置
生物信息分析位点判定与定量

生物信息分析

位点鉴定与定量

reads 比对到精选的 tRNA 参考序列,识别 2′-O-甲基化保护核苷酸免受 OED 降解的位置,给出每个位点的 Nm 化学计量。

分布与 motif

汇总 Nm 在各类 tRNA 与各结构域上的分布,并做一致性 motif 统计。

交付内容

  • 原始 Nm tRNA 测序 FASTQ 数据文件,可直接提交至 GEO/SRA 等公共数据库。
  • 含 BAM 比对文件与关键比对指标的质控报告。
  • 高置信度单碱基 Nm 位点表(XLSX),含坐标、反密码子、isoacceptor 与化学计量。
  • Nm 在 tRNA 各结构域的分布图与一致性 motif 分析图(PDF/PNG)。
  • 组间差异修饰位点表(XLSX),含倍数变化等统计信息。
  • 兼容基因组浏览器的信号文件(bigWig/bedGraph)及结构化 tRNA 报告。

研究应用

  • 位点图谱:在成熟 tRNA 上绘制 Nm 位点图谱。
  • 结构稳定性:把位点级 Nm 与 tRNA 折叠和稳定性关联起来。
  • 解码与翻译:将 Nm 变化与解码准确性和翻译效率联系起来。
  • isoacceptor 比较:比较不同 isoacceptors 与 isodecoders 的 Nm 模式。
  • 与碱基修饰联合:与 m⁵C、m⁷G 等碱基修饰方法组合,区分核糖修饰与碱基修饰的作用。
  • 疾病相关:筛选应激或疾病状态下差异修饰的 tRNA Nm 位点。

常见问题

NM-seq 如何区分 Nm 与普通的 2′-OH 位点?
高碘酸盐只氧化带有自由 2′-OH 的核糖,氧化产物会阻断逆转录;而 2′-O-甲基化位点因为甲基保护不被氧化,可以正常读通。通过多轮氧化—消除循环放大这一差异,即可在每个位点上判定是否存在甲基化。
NM-seq 的结果精确到什么程度?
未修饰碱基被氧化后阻断逆转录,Nm 位点因受保护而读通,读通与阻断的差别就落在单个核苷酸上。位点表给出每个位置的定量值,并标注成熟 tRNA 相对坐标、反密码子与所属结构域。
报告里会给出哪些内容?
包含 Nm 位点表(含坐标、反密码子、isoacceptor 与化学计量)、tRNA 结构域分布、motif 分析、组间差异修饰结果,以及可加载到基因组浏览器的信号文件与项目报告。
适合哪些样本类型?
支持 total RNA、细胞、组织与血液等样本。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] Dai Q, Moshitch-Moshkovitz S, Han D, et al. Nm-seq maps 2'-O-methylation sites in human mRNA with base precision. Nature Methods 2017;14(7):695-698. DOI: 10.1038/nmeth.4294. PMID: 28504680
  • [2] Ringeard M, Marchand V, Decroly E, et al. FTSJ3 is an RNA 2'-O-methyltransferase recruited by HIV to avoid innate immune sensing. Nature 2019;565(7740):500-504. DOI: 10.1038/s41586-018-0841-4. PMID: 30626973