DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2025.1599305
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40370440
تاريخ النشر: 2025-04-30
المؤلف: Xi Chen وآخرون
الموضوع الرئيسي: تعديلات RNA والسرطان
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على تعديل RNA 5-methylcytosine (m5C)، مع التأكيد على أهميته كعلامة إبيترانسكريبتومية تؤثر على استقرار RNA، ومعالجته، وترجمته. يبرز الأدوار الحرجة لهذا التعديل في عمليات فسيولوجية متنوعة، مثل تمايز الخلايا، وصيانة الخلايا الجذعية، والاستجابات المناعية. علاوة على ذلك، تم ربط عدم تنظيم m5C بعدة حالات مرضية، لا سيما السرطان، واضطرابات التنكس العصبي، والأمراض الأيضية.
تهدف المراجعة إلى توضيح الآليات الجزيئية الكامنة وراء ترسيب m5C، وتأثيراته الوظيفية في العمليات البيولوجية الطبيعية، ودوره في مسببات الأمراض. بالإضافة إلى ذلك، تستكشف إمكانيات m5C كعلامة حيوية وهدف علاجي، مما يوفر رؤى قيمة حول أهميته البيولوجية وتطبيقاته السريرية.
طرق
تحدد هذه القسم طرقًا متنوعة للكشف عن ميثيلات RNA m5C، مع التأكيد على أهمية هذا التعديل في أنواع RNA المختلفة، بما في ذلك mRNA، وrRNA، وtRNA، وncRNA. يعد تعديل RNA m5C، الذي يتميز بميثيلات بقايا السيتوزين في موضع الكربون 5، عملية ديناميكية تؤثر على العديد من الوظائف البيولوجية.
تُصنف طرق الكشف إلى أربعة أنواع رئيسية: (1) تقنيات فيزيائية كيميائية مثل الكروماتوغرافيا وقياس الطيف الكتلي (MS)، بما في ذلك الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC) وكروماتوغرافيا السائلة-قياس الطيف الكتلي المتزامن (LC-MS/MS)؛ (2) طرق التحويل الكيميائي المقرونة بتسلسل الجيل التالي (NGS)، لا سيما تسلسل RNA bisulfite (RNA-BisSeq) وتسلسل الأكسدة المساعد Tet؛ (3) طرق الترسيب المناعي المدمجة مع NGS، مثل 5-aza-seq (miCLIP) التي تستخدم الربط المحدد لـ m5C؛ و(4) تقنيات تسلسل الجيل الثالث (TGS) مثل Nanopore-seq، التي تعتمد على إشارات كهربائية تفاضلية. تشير هذه القسم إلى أن التركيز سيكون بشكل أساسي على الثلاث طرق الأكثر استخدامًا، مع مناقشة مزاياها وعيوبها.
مناقشة
تقدم قسم المناقشة في ورقة البحث تحليلًا عميقًا للأدوار والآليات الخاصة بـ m5C ميثيل ترانسفيراز، ودي ميثيلاز، وبروتينات الربط في بيولوجيا RNA، خاصة فيما يتعلق بالسرطان والعمليات الفسيولوجية الطبيعية. تستخدم m5C ميثيل ترانسفيراز، مثل أعضاء عائلة NSUN وDNMT2، S-أدينوسيل-L-ميثيونين (SAM) لميثيل بقايا السيتوزين، مما يؤثر على أنواع RNA المختلفة، بما في ذلك mRNA، وtRNA، وrRNA. ومن الجدير بالذكر أن NSUN2 قد تم ربطه بتكون الأورام، حيث يرتبط تعبيره بتقدم السرطان في سياقات متنوعة، بما في ذلك سرطانات المرارة والكبد. على العكس من ذلك، يمكن أن تعكس m5C دي ميثيلاز مثل عائلة TET هذه التعديلات، مما يشير إلى آلية تنظيم ديناميكية تؤثر على استقرار RNA ووظيفته.
تسلط هذه القسم الضوء أيضًا على أهمية ميثيلات m5C في استقلاب RNA، بما في ذلك تأثيراتها على كفاءة الترجمة، واستقرار mRNA، والنقل. على سبيل المثال، يمكن أن تعزز أو تثبط تعديلات m5C الترجمة اعتمادًا على موقعها داخل جزيء RNA. علاوة على ذلك، فإن مشاركة m5C في التطور الجنيني وتكوين الحيوانات المنوية تؤكد على دوره الحاسم في العمليات الفسيولوجية الطبيعية، حيث تؤدي الطفرات في ميثيل ترانسفيراز m5C إلى تشوهات تطورية. تؤكد الورقة على الحاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح التفاعلات المعقدة والمسارات التنظيمية التي تشمل تعديلات m5C، خاصة في سياق السرطان، حيث قد تعمل هذه التعديلات كأهداف علاجية محتملة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2025.1599305
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40370440
Publication Date: 2025-04-30
Author(s): Xi Chen et al.
Primary Topic: RNA modifications and cancer
Overview
The section provides an overview of RNA 5-methylcytosine (m5C) modification, emphasizing its significance as an epitranscriptomic mark that influences RNA stability, processing, and translation. It highlights the modification’s critical roles in various physiological processes, such as cellular differentiation, stem cell maintenance, and immune responses. Furthermore, the dysregulation of m5C has been linked to several pathological conditions, notably cancer, neurodegenerative disorders, and metabolic diseases.
The review aims to elucidate the molecular mechanisms underlying m5C deposition, its functional implications in normal biological processes, and its involvement in disease pathogenesis. Additionally, it explores the potential of m5C as both a biomarker and a therapeutic target, thereby providing valuable insights into its biological importance and clinical applications.
Methods
The section outlines various methods for detecting RNA m5C methylation, emphasizing the significance of this modification in diverse RNA types, including mRNA, rRNA, tRNA, and ncRNA. RNA m5C modification, characterized by the methylation of cytosine residues at the carbon 5 position, is a dynamic process that influences numerous biological functions.
The methods for detection are categorized into four main types: (1) physicochemical techniques such as chromatography and mass spectrometry (MS), including high-performance liquid chromatography (HPLC) and liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS); (2) chemical conversion methods paired with next-generation sequencing (NGS), notably RNA bisulfite sequencing (RNA-BisSeq) and Tet-assisted oxidation sequencing; (3) immunoprecipitation methods combined with NGS, such as 5-aza-seq (miCLIP) that utilizes m5C-specific crosslinking; and (4) third-generation sequencing (TGS) techniques like Nanopore-seq, which rely on differential electric signals. The section indicates that the focus will primarily be on the three most commonly employed methods, discussing their respective advantages and disadvantages.
Discussion
The discussion section of the research paper provides an in-depth analysis of the roles and mechanisms of m5C methyltransferases, demethylases, and binding proteins in RNA biology, particularly in relation to cancer and normal physiological processes. m5C methyltransferases, such as members of the NSUN family and DNMT2, utilize S-adenosyl-L-methionine (SAM) to methylate cytosine residues, influencing various RNA types, including mRNA, tRNA, and rRNA. Notably, NSUN2 has been implicated in tumorigenesis, with its expression linked to cancer progression in various contexts, including gallbladder and liver cancers. Conversely, m5C demethylases like the TET family can reverse these modifications, suggesting a dynamic regulatory mechanism that impacts RNA stability and function.
The section also highlights the significance of m5C methylation in RNA metabolism, including its effects on translation efficiency, mRNA stability, and transport. For instance, m5C modifications can enhance or inhibit translation depending on their location within the RNA molecule. Furthermore, the involvement of m5C in embryonic development and spermatogenesis underscores its critical role in normal physiological processes, with mutations in m5C methyltransferases leading to developmental abnormalities. The paper emphasizes the need for further research to elucidate the complex interactions and regulatory pathways involving m5C modifications, particularly in the context of cancer, where these modifications may serve as potential therapeutic targets.