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RNA的甲基化具有多种生物学功能，在生物体内参与重要生命过程的核糖体RNA和转运RNA都是高度甲基化；信使RNA (mRNA) 的帽子结构的鸟嘌呤有N-7甲基的；近年的研究发现: mRNA的内部的碱基的甲基化参与多种生物学功能的调控，这些研究已逐渐演化成一个全新的学科称为“表观转录组学”(Epitranscriptome)。目前研究中在生物体内催化RNA甲基化的都是蛋白质，它们利用体内普遍存在的硫腺苷甲硫氨酸 (SAM) 作为甲基供体，催化RNA甲基化。
核酶是具有催化功能的RNA，在生物体内存在天然核酶催化多种关键反应，包括核糖体催化的蛋白质肽键的形成，以及I-类、II-类内含子的自我剪切反应等。运用人工筛选SELEX技术，人们发现了RNA能够在体外催化多种化学反应。最近德国和奥地利科学家相继发现了以m6G以及m6PreQ1作为甲基供体的核酶，然而这二者都非生物体内天然的甲基供体。
2021年10月20日，复旦大学生物医学研究院Alastair Murchie-陈东戎课题组与生命科学院甘建华课题组合作在Nature Catalysis发表了题为The identification and characterization of a selected SAM-dependent methyltransferase ribozyme that is present in natural sequences的研究论文，发现了首个SAM 依赖的天然甲基转移酶核酶。
Alastair Murchie-陈东戎课题组运用人工筛选SELEX技术筛选到了以SAM最为甲基供体的核酶，它可以催化特定序列的鸟嘌呤的7-位N原子发生甲基化。课题组和生命科学院甘建华课题组合作，通过X-射线晶体衍射技术，解析了该核酶的结构。该结构总体呈现一个发夹形状，局部具有两个"假三联体”结构的堆叠，在SAM加入后，该"假三联体"中其中一个腺嘌呤从结构中翻转出去，可以容纳SAM的腺嘌呤结构形成堆叠。另外一个面，通过生物信息学的搜索，发现生物体内含有多个与这个核酶类似的序列，其中一些序列的在体外具有活性，这些核酶序列在生物体内的生物学功能还待进一步的研究。
该研究成果扩展了RNA作为催化剂的催化谱，演示了核酶参与体内RNA甲基化的以及其调控生命过程的可能性，为RNA作为工具在表观转录层面调控生命过程提供了一个新的思路：以核酶精细调控RNA或者DNA的甲基化来进行基因表达的调控。
该研究主要由复旦大学生物医学研究院助理研究员蒋恒义、生命科学研究博士后高延清共同完成，张磊负责质谱检测实验，Alastair Murchie、陈东戎、甘建华为共同通讯作者。生物医学研究院周新文、张成为本研究提供质谱方面帮助，上海交通大学张薇指导下完成DSC实验，上海光源提供了X-射线衍射设施。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41929-021-00685-z