N6-метиладенозин

N⁶-метиладенозин (m⁶A) є найрозповсюдшенішею модифікацією мРНК та ДНК^[2].Він зустрічається в деяких вірусах,^[3][4] і більшості еукаріотів, включаючи ссавців,^[5][6][7][8] комах,^[9] рослин ^[10][11][12] та дріжджів.^[13][14] Він також міститься в тРНК, рРНК та малій ядерній РНК (snRNA), а також кількох довгих некодуючих РНК, таких як Xist.^[15][16]

N6-метиладенозин
Інші назви	m6A
Ідентифікатори
Номер CAS	1867-73-8
PubChem	102175
ChEBI	21891
SMILES	CNC1=NC=NC2=C1N=CN2C3C(C(C(O3)CO)O)O[1]
InChI	InChI=1S/C11H15N5O4/c1-12-9-6-10(14-3-13-9)16(4-15-6)11-8(19)7(18)5(2-17)20-11/h3-5,7-8,11,17-19H,2H2,1H3,(H,12,13,14)/t5-,7-,8-,11-/m1/s1
Номер Бельштейна	42872
Властивості
Молекулярна формула	C11H15N5O4
Молярна маса	281,27 г/моль
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Метилювання аденозину забезпечується великим m⁶A метилтрансферазним комплексом, що містить METTL3 як SAM-зв'язуючу субодиницю.^[17] In vitro метилтрансферазний комплекс переважно метилює олігонуклеотиди РНК у складі консенсусних сайтів RRAHU ^[18]. В новітніх дослідженнях було охарактеризовано інші ключові компоненти комплексу m⁶A-метилтрансферази ссавців, включаючи METTL14 ^[19][20] , Wilms tumor 1 associated protein (WTAP) ^[21], KIAA1429 ^[22] та METTL5 ^[23]. З початку 2010-х років йшла дискусія стосовно динамічності та зворотності m⁶А-метилування в мРНК^[24] і відкриття в 2011 першої m⁶A-деметилази, fat mass and obesity-associated protein (FTO)^[25] підтвердив цю гіпотезу і розпалило інтерес досліджеників. Пізніше було також виявлено другу m⁶A-деметилазу, гомолог 5 alkB (ALKBH5).^[26]

Біологічні функції m⁶A реалізуються за допомогою спеціалізованних білків, що специфічно розпізнають метильований аденозин і зв'язують РНК у відповідних модифікованиз сайтах..Ці РНК-зв'язуючі білки відповідно називають m⁶A-рідерами. Сімейство білків із гомологами домену YT521-B (YTH) у своєму складі ( YTHDF1, YTHDF2, YTHDF3 і YTHDC1 ) були охарактеризовані як безпосередні m⁶A-рідери із спеціалізованим m⁶A-зв'язуючим сайтом^{[16][27][28][29][30]}_. Інсуліноподібні фактори росту 2-мРНК-зв'язуючі білки 1, 2 та 3 (IGF2BP1–3) розглядаються як новий клас m⁶A-рідерів^[31]..IGF2BP використовують K-гомологічні домени (KH), щоб вибірково розпізнати метильлвані мРНК, та сприяти їх трансляції та стабільності.

Ці m⁶A-рідери, разом з m⁶A метилтрансферазами (райтерами) та деметилазами (ерайзерами), складають складний механізм динамічної регуляції метилування мРНК, за допомогою якого райтери та ерайщери визначають розподіл m⁶A-модифікацій на РНК, тоді як читачі опосередковують m⁶A-залежні функції^[32].

Роль N6-метиладенозину у різних організмах

Дріжджі

У дріжджах, що брунькуються ( Sacharomyces cerevisiae ), гомолог METTL3, IME4 експресується в диплоїдних клітинах у відповідь на нестачу азоту та вуглецю і необхідний для метилювання мРНК та ініціації правильного мейозу та споруляції^[13][14]. мРНК IME1 та IME2, ключових регуляторів мейозу, як відомо, є мішенями для метилювання, як і транскрипти самого IME4.

Рослини

У рослин більша частина m⁶A-сайтів знаходиться в межах 150 нуклеотидів до початку poly(A) хвоста^[33].

Мутації MTA, гомолоа METTL3 у Arabidopsis thaliana, призводять до призупинення розвитку ембріона на глобулярній стадії. Зниження рівня m⁶A-метилування у зрілих рослинах призводить до різкої змінени швидкості росту та гомеотичних відхилень в процесі розвитку квіток^[33].

Ссавці

Мапінг m⁶A-метилування у РНК людини та миші виявило понад 18 000 активних m⁶А-сайтів у транскриптах понад 7000 людських генів з консенсусною послідовністю [G/A/U] [G> A]m⁶AC[U>A/C] ^[15][16][34]. Локалізація окремих m⁶A-сайтів у багатьох мРНК дуже схожа між людиною та мишею повнотранскриптомний аналіз аиявив, що m⁶A-сайти пов'язані із еволюційно консервативними ділянками мРНК. m⁶A-сайти переважно зустрічаються у довгих внутрішніх екзонах і в великих кількостях зустрічаються в межах 3 'UTR та навколо стоп-кодонів. m⁶A-сайти в межах 3 'UTR також пов’язаний з наявністю сайтів зв'язування міРНК; приблизно 2/3 мРНК, які містять m⁶A-сайти в межах свого 3 'UTR, також мають щонайменше один сайт зв'язування міРНК. Враховуючи всі відомі дані про послідовність та розподіл m⁶A-сайтів, нова база даних під назвою RMBase виявила ~ 200 000 сайтів N6-метиладенозинів (m⁶A) у геномах людини та миші.

Точна локалізація m6A-сайтів за допомогою m6A-CLIP/IP ^[35] виявила, що більшість m6A-сайтів локалізується в останньому екзоні мРНК та навколо стоп-кодонів, яких також багато в останніх екзонах транскрипту. Переважне розташування m⁶A-сайтів в останньому екзоні (>= 70%) дозволяє припустити потенційну роль метилування в регуляції формування 3'UTR, включаючи альтернативне поліаденілювання. Поєднання методів m⁶A-CLIP та фракціонування клітинних компонентів дозволило виявити, що m⁶A-метилування присутне вже у ранній пре-мРНК і не грає ролі в процесах сплайсингу сплайсингу, але забезпечує регуляцію експорту мРНК до цитоплазми^[36][37].

m⁶А-метилування піддається динамічній регуляції як протягом усього розвитку, так і у відповідь на клітинні подразники. Аналіз m⁶A-сайтів в РНК мозку миші виявив, що рівні m⁶A-метилування низькі під час ембріонального розвитку і різко зростають у зрілому віці.^[15] Крім того, сайленсинг m⁶A-метилтрансферази суттєво впливає на експресію та процеси альтернативного сплайсингу РНК компонентів сигнального шляху p53 (також відомий як TP53 ) та апоптоз^[16].

Фармакологічне інгібування m⁶A-метилювання за допомогою міРНК-опосередкованого сайленсингу m⁶A метилази Mettl3 призвело до подовження циркадного періоду. Навпаки, надекспрессія Mettl3 призвела до зкорочення періоду. Циркадний годинник ссавців, регульований низкою зворотніх зв'язків в регуляції транскрипції має період близько 24 годин, тому надзвичайно чутливий до збурень на етапах процесингу РНК залучених факторів, що залежить від m⁶A-метилування^[38][39].