表觀遺傳學是基因型和表型之間的橋梁。在動物細胞中，發生在蛋白質和RNA上的修飾是種類最多的兩種。自20世紀50年代首次發現RNA修飾以來，至今已發現了超過170種RNA修飾^[1]。盡管如此，在過去幾十年，由于研究技術的局限，科學家們把注意力主要放在了蛋白質修飾、DNA修飾等方面，這也促進了許多針對組蛋白修飾和DNA甲基化治療的藥物進入了臨床試驗階段。近年來，針對RNA修飾的抗體、更靈敏的質譜等新技術及改進技術的發展，揭開了RNA修飾的神秘面紗；而且RNA修飾對基因表達的直接調控作用以及其作為治療靶點的潛力，使得對RNA修飾的研究迎來了一波熱潮。

各類不同RNA如核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA）、轉運RNA（transfer RNA，tRNA）、信使RNA（messenger RNA，mRNA）等中的不同位置（4種堿基、核糖）均存在RNA修飾，但RNA上的修飾數量和化學計量通常都較低^[2]。其中哺乳動物的mRNA上，最廣泛存在的是N⁶-甲基腺苷（N⁶-methyladenosine，m⁶A）修飾，約25%的轉錄本中存在超過10 000個m⁶A修飾位點，約占所有RNA修飾的60%；其次是假尿嘧啶核苷（pseudouridine，Ψ）和5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，m⁵C）修飾，存在約100~1 000個修飾位點；再次是N¹-甲基腺苷（N¹-methyladenosine，m¹A）修飾，其修飾位點數量也較低，約是m⁶A修飾位點數的1/10；另外，雖然有部分實驗檢測到mRNA上存在N⁷-甲基鳥苷（N⁷-methylguanosine，m⁷G）、N⁴-乙酰胞嘧啶（N⁴-acetylcytidine，ac⁴C）和核糖甲基化（ribose methylations，Nm）修飾，但仍需要更加全面的證據。盡管如此，對RNA修飾功能的研究發現，任何RNA修飾的缺失均可引起一系列生物學過程的異常或疾病的發生。因此，即使RNA修飾的占比較低，但其重要性卻不可低估。

表觀遺傳學修飾的特征之一是可逆性，催化表觀遺傳學修飾形成的酶（Writer）和擦除修飾的酶（Eraser）共同作用，使得它們在不同組織和生物學過程中動態變化。與其他表觀遺傳學修飾相似的是，RNA修飾通常由特異且高度保守的酶催化形成。① 甲基轉移酶樣蛋白3（methyltransferase like 3，METTL3）-甲基轉移酶樣蛋白14（methyltransferase like 14，METTL14）-腎母細胞瘤1關聯蛋白（Wilms tumor 1 associated protein，WTAP）等形成復合體在mRNA的“（G/A）（m⁶A）C”保守序列上催化m⁶A形成^[3]。② 其他的RNA修飾在mRNA上的修飾位點與其在其他RNA（特別是tRNA）上的修飾位點相似，沒有特異的針對mRNA的修飾序列^[2]，如假尿苷酸合酶7（pseudouridine synthase 7，PUS7）主要催化mRNA上的“UGUAG”序列處形成Ψ修飾，而該序列是典型的tRNA序列；NOL1/NOP2/SUN結構域家族成員2（NOL1/NOP2/SUN domain family member 2，NSUN2）介導具有tRNA樣二級結構的mRNA形成m⁵C修飾；tRNAs甲基轉移酶（tRNAs methyltransferase，TRMT）6/TRMT61A復合物對m¹A的催化需要類似于tRNA的莖環結構；N-乙酰轉移酶10（N-acetyltransferase 10，NAT10）-含THUMP結構域的蛋白1（THUMP domain-containing protein 1，THUMPD1）復合體主要催化“CCG”序列處ac⁴C的形成，該序列也存在于所有已知的tRNA和rRNA中。③ 另外，m⁶A修飾傾向于發生在mRNA的終止密碼子和3′非編碼區域附近，而m⁵C修飾則偏向于5′ 和3′ 非編碼區域附近，除此之外的RNA修飾在mRNA上并沒有特別偏向特定區域。

雖然大部分RNA修飾的Writer已經陸續被發現，但是目前的研究顯示，并不是所有的RNA修飾存在Eraser，僅有少部分RNA修飾可以被特定的酶去除，如肥胖基因相關蛋白（fat mass and obesity-associated protein，FTO）和alkB同源蛋白5（alkB homolog 5，ALKBH5）可以特異性地去除m⁶A，ALKBH1和ALKBH3催化m¹A的去除，10-11易位蛋白（ten-eleven translocation proteins，TETs）則可以去除m⁵C修飾，但如ψ、m⁷G、ac⁴C等RNA修飾的Eraser則尚未被發現，并且也需判斷這些RNA修飾是否需要Eraser。盡管如此，RNA修飾仍然在不同組織或不同環境下呈現出動態變化的特點，如哺乳動物細胞在血清饑餓、過氧化氫處理或熱休克時可引起ψ修飾水平變化，ac⁴C修飾水平受到細胞生長溫度的調節，熱休克和過氧化氫則可誘導m⁷G修飾水平增加。

RNA修飾在生物學過程或疾病中的作用主要體現在其幾乎可以調控RNA代謝的每一個階段，包括RNA的剪接、出核、穩定性、翻譯等，繼而調控胚胎發育或癌癥等相關生物學過程中關鍵基因的表達。① m⁶A是目前研究較多的一個RNA修飾。通過與不同的m⁶A特異性結合蛋白（Reader）作用，m⁶A在不同組織或不同生物學過程中既可以促進也可以抑制基因表達，如YTH結構域家族（YTH domain family，YTHDF）與m⁶A結合后通常促進mRNA的出核、降解和翻譯，而含YTH結構域蛋白質（YTH domain-containing protein，YTHDC）則主要促進m⁶A修飾mRNA的翻譯；胰島素樣生長因子2 mRNA 結合蛋白2（insulin like growth factor 2 mRNA binding protein 2，IGF2BP）促進m⁶A修飾mRNA的穩定性。② m⁵C修飾的存在可以促進mRNA的運輸和穩定性以及通過減少核糖體在mRNA上的附著，從而降低m⁵C修飾mRNA的翻譯效率。③ mRNA上的ψ修飾除了促進剪接、穩定性和翻譯外，還可將無義密碼子轉換為有義密碼子，從而抑制mRNA翻譯終止，這也可能是導致蛋白質多樣性的新機制。④ m¹A和Nm在體外環境下均傾向于抑制mRNA的翻譯。此外，由于其他RNA修飾具有較低的化學計量，導致關于其功能的研究仍有很多爭議或尚未涉及之處；同時RNA修飾同樣出現在tRNA和rRNA上，而后者的變化也導致了mRNA表達的變化。可見，RNA修飾的功能機制是個非常復雜的網絡，仍然需要更加深入與全面的研究。

RNA修飾在癌癥中發揮重要的作用^[4]。① m⁶A與肝癌、乳腺癌、結直腸癌、鼻咽癌等超過20種癌癥息息相關。首先，雖然m⁶A在胚胎發育等過程中起到積極的促進作用，但在癌癥中似乎是一把雙刃劍，一些基因的m⁶A甲基化及另一部分基因的去甲基化均可以促進或抑制癌癥的發展，如性別決定區Y框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）的m⁶A甲基化在結直腸癌中發揮促癌作用，而Bcl2/腺病毒E1B 19 kDa結合蛋白3（Bcl2/ adenovirus E1B 19 kDa interacting protein 3，BNIP3）的m⁶A去甲基化促進乳腺癌；其次，由于m⁶A具有龐大的Writer復合體，不同Writer介導的m⁶A修飾可以在同一個癌癥中發揮不同的作用，如METTL3和METTL14分別介導的m⁶A在肝癌中發揮完全相反的作用。② 目前大部分研究顯示，m⁵C更傾向于在各類癌癥中發揮促癌作用，與m⁶A相似的是，不同Writer介導的m⁵C修飾在同一癌癥中可發揮不同作用，如NSUN1介導的m⁵C在白血病中發揮促癌作用，而NSUN3和DNA甲基轉移酶2（DNA-methyltransferase 2，DNMT2）介導的m⁵C則在白血病中起到抑癌作用。③ ψ修飾則在結直腸癌、肝癌等7類癌癥中均發揮促癌作用。

RNA修飾的多樣性及其在癌癥中初步顯示的重要作用，預示了癌癥治療中RNA表觀遺傳學時代的開始。目前已經報道了針對m⁶A去甲基化酶ALKBH5和FTO的幾種特異性抑制劑，其中一種抑制劑已在臨床前研究中驗證了其對FTO的特異性和有效抑制^[5]；另外，由于一些RNA修飾的Writer與其他表觀遺傳學修飾的甲基轉移酶具有共同的結構^[6]，如組蛋白賴氨酸甲基轉移酶DOT1L與m⁶A甲基轉移酶復合體METTL3-METTL14及m⁵C甲基轉移酶NSUN2屬于同一甲基轉移酶家族，而DOT1L特異性抑制劑正在進行白血病治療的臨床試驗。因此可以考慮將已知強效和特異的抑制劑做調整，從而靶向RNA修飾，同時這也提示了RNA修飾的編輯酶作為靶點開發藥物的潛力。

近年來，對RNA修飾的研究不斷刷新著科學家們對RNA修飾的認知。盡管如此，面對如此多樣且復雜的RNA修飾，目前仍然是一知半解。RNA修飾發生在轉錄后也增加了轉錄組的復雜性。RNA修飾對RNA命運的調控使得基因被轉錄并不直接代表基因的高表達，而且轉錄組水平的升高也并不一定直接代表蛋白水平的升高。毋庸置疑，關于RNA修飾還有許多需要挖掘和填補的地方，但其生物學意義遠超乎人們的想象。RNA修飾為各領域的研究提供了新的方向，也必將持續成為研究的熱點。

重要聲明

利益沖突聲明：本研究中的全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們無相互競爭的利益。

作者貢獻聲明：曹瀟月整理資料與撰寫論文初稿；石毓君指導選題與修改文章。

表觀遺傳學是基因型和表型之間的橋梁。在動物細胞中，發生在蛋白質和RNA上的修飾是種類最多的兩種。自20世紀50年代首次發現RNA修飾以來，至今已發現了超過170種RNA修飾^[1]。盡管如此，在過去幾十年，由于研究技術的局限，科學家們把注意力主要放在了蛋白質修飾、DNA修飾等方面，這也促進了許多針對組蛋白修飾和DNA甲基化治療的藥物進入了臨床試驗階段。近年來，針對RNA修飾的抗體、更靈敏的質譜等新技術及改進技術的發展，揭開了RNA修飾的神秘面紗；而且RNA修飾對基因表達的直接調控作用以及其作為治療靶點的潛力，使得對RNA修飾的研究迎來了一波熱潮。

各類不同RNA如核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA）、轉運RNA（transfer RNA，tRNA）、信使RNA（messenger RNA，mRNA）等中的不同位置（4種堿基、核糖）均存在RNA修飾，但RNA上的修飾數量和化學計量通常都較低^[2]。其中哺乳動物的mRNA上，最廣泛存在的是N⁶-甲基腺苷（N⁶-methyladenosine，m⁶A）修飾，約25%的轉錄本中存在超過10 000個m⁶A修飾位點，約占所有RNA修飾的60%；其次是假尿嘧啶核苷（pseudouridine，Ψ）和5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，m⁵C）修飾，存在約100~1 000個修飾位點；再次是N¹-甲基腺苷（N¹-methyladenosine，m¹A）修飾，其修飾位點數量也較低，約是m⁶A修飾位點數的1/10；另外，雖然有部分實驗檢測到mRNA上存在N⁷-甲基鳥苷（N⁷-methylguanosine，m⁷G）、N⁴-乙酰胞嘧啶（N⁴-acetylcytidine，ac⁴C）和核糖甲基化（ribose methylations，Nm）修飾，但仍需要更加全面的證據。盡管如此，對RNA修飾功能的研究發現，任何RNA修飾的缺失均可引起一系列生物學過程的異常或疾病的發生。因此，即使RNA修飾的占比較低，但其重要性卻不可低估。

表觀遺傳學修飾的特征之一是可逆性，催化表觀遺傳學修飾形成的酶（Writer）和擦除修飾的酶（Eraser）共同作用，使得它們在不同組織和生物學過程中動態變化。與其他表觀遺傳學修飾相似的是，RNA修飾通常由特異且高度保守的酶催化形成。① 甲基轉移酶樣蛋白3（methyltransferase like 3，METTL3）-甲基轉移酶樣蛋白14（methyltransferase like 14，METTL14）-腎母細胞瘤1關聯蛋白（Wilms tumor 1 associated protein，WTAP）等形成復合體在mRNA的“（G/A）（m⁶A）C”保守序列上催化m⁶A形成^[3]。② 其他的RNA修飾在mRNA上的修飾位點與其在其他RNA（特別是tRNA）上的修飾位點相似，沒有特異的針對mRNA的修飾序列^[2]，如假尿苷酸合酶7（pseudouridine synthase 7，PUS7）主要催化mRNA上的“UGUAG”序列處形成Ψ修飾，而該序列是典型的tRNA序列；NOL1/NOP2/SUN結構域家族成員2（NOL1/NOP2/SUN domain family member 2，NSUN2）介導具有tRNA樣二級結構的mRNA形成m⁵C修飾；tRNAs甲基轉移酶（tRNAs methyltransferase，TRMT）6/TRMT61A復合物對m¹A的催化需要類似于tRNA的莖環結構；N-乙酰轉移酶10（N-acetyltransferase 10，NAT10）-含THUMP結構域的蛋白1（THUMP domain-containing protein 1，THUMPD1）復合體主要催化“CCG”序列處ac⁴C的形成，該序列也存在于所有已知的tRNA和rRNA中。③ 另外，m⁶A修飾傾向于發生在mRNA的終止密碼子和3′非編碼區域附近，而m⁵C修飾則偏向于5′ 和3′ 非編碼區域附近，除此之外的RNA修飾在mRNA上并沒有特別偏向特定區域。

雖然大部分RNA修飾的Writer已經陸續被發現，但是目前的研究顯示，并不是所有的RNA修飾存在Eraser，僅有少部分RNA修飾可以被特定的酶去除，如肥胖基因相關蛋白（fat mass and obesity-associated protein，FTO）和alkB同源蛋白5（alkB homolog 5，ALKBH5）可以特異性地去除m⁶A，ALKBH1和ALKBH3催化m¹A的去除，10-11易位蛋白（ten-eleven translocation proteins，TETs）則可以去除m⁵C修飾，但如ψ、m⁷G、ac⁴C等RNA修飾的Eraser則尚未被發現，并且也需判斷這些RNA修飾是否需要Eraser。盡管如此，RNA修飾仍然在不同組織或不同環境下呈現出動態變化的特點，如哺乳動物細胞在血清饑餓、過氧化氫處理或熱休克時可引起ψ修飾水平變化，ac⁴C修飾水平受到細胞生長溫度的調節，熱休克和過氧化氫則可誘導m⁷G修飾水平增加。

RNA修飾在生物學過程或疾病中的作用主要體現在其幾乎可以調控RNA代謝的每一個階段，包括RNA的剪接、出核、穩定性、翻譯等，繼而調控胚胎發育或癌癥等相關生物學過程中關鍵基因的表達。① m⁶A是目前研究較多的一個RNA修飾。通過與不同的m⁶A特異性結合蛋白（Reader）作用，m⁶A在不同組織或不同生物學過程中既可以促進也可以抑制基因表達，如YTH結構域家族（YTH domain family，YTHDF）與m⁶A結合后通常促進mRNA的出核、降解和翻譯，而含YTH結構域蛋白質（YTH domain-containing protein，YTHDC）則主要促進m⁶A修飾mRNA的翻譯；胰島素樣生長因子2 mRNA 結合蛋白2（insulin like growth factor 2 mRNA binding protein 2，IGF2BP）促進m⁶A修飾mRNA的穩定性。② m⁵C修飾的存在可以促進mRNA的運輸和穩定性以及通過減少核糖體在mRNA上的附著，從而降低m⁵C修飾mRNA的翻譯效率。③ mRNA上的ψ修飾除了促進剪接、穩定性和翻譯外，還可將無義密碼子轉換為有義密碼子，從而抑制mRNA翻譯終止，這也可能是導致蛋白質多樣性的新機制。④ m¹A和Nm在體外環境下均傾向于抑制mRNA的翻譯。此外，由于其他RNA修飾具有較低的化學計量，導致關于其功能的研究仍有很多爭議或尚未涉及之處；同時RNA修飾同樣出現在tRNA和rRNA上，而后者的變化也導致了mRNA表達的變化。可見，RNA修飾的功能機制是個非常復雜的網絡，仍然需要更加深入與全面的研究。

RNA修飾在癌癥中發揮重要的作用^[4]。① m⁶A與肝癌、乳腺癌、結直腸癌、鼻咽癌等超過20種癌癥息息相關。首先，雖然m⁶A在胚胎發育等過程中起到積極的促進作用，但在癌癥中似乎是一把雙刃劍，一些基因的m⁶A甲基化及另一部分基因的去甲基化均可以促進或抑制癌癥的發展，如性別決定區Y框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）的m⁶A甲基化在結直腸癌中發揮促癌作用，而Bcl2/腺病毒E1B 19 kDa結合蛋白3（Bcl2/ adenovirus E1B 19 kDa interacting protein 3，BNIP3）的m⁶A去甲基化促進乳腺癌；其次，由于m⁶A具有龐大的Writer復合體，不同Writer介導的m⁶A修飾可以在同一個癌癥中發揮不同的作用，如METTL3和METTL14分別介導的m⁶A在肝癌中發揮完全相反的作用。② 目前大部分研究顯示，m⁵C更傾向于在各類癌癥中發揮促癌作用，與m⁶A相似的是，不同Writer介導的m⁵C修飾在同一癌癥中可發揮不同作用，如NSUN1介導的m⁵C在白血病中發揮促癌作用，而NSUN3和DNA甲基轉移酶2（DNA-methyltransferase 2，DNMT2）介導的m⁵C則在白血病中起到抑癌作用。③ ψ修飾則在結直腸癌、肝癌等7類癌癥中均發揮促癌作用。

RNA修飾的多樣性及其在癌癥中初步顯示的重要作用，預示了癌癥治療中RNA表觀遺傳學時代的開始。目前已經報道了針對m⁶A去甲基化酶ALKBH5和FTO的幾種特異性抑制劑，其中一種抑制劑已在臨床前研究中驗證了其對FTO的特異性和有效抑制^[5]；另外，由于一些RNA修飾的Writer與其他表觀遺傳學修飾的甲基轉移酶具有共同的結構^[6]，如組蛋白賴氨酸甲基轉移酶DOT1L與m⁶A甲基轉移酶復合體METTL3-METTL14及m⁵C甲基轉移酶NSUN2屬于同一甲基轉移酶家族，而DOT1L特異性抑制劑正在進行白血病治療的臨床試驗。因此可以考慮將已知強效和特異的抑制劑做調整，從而靶向RNA修飾，同時這也提示了RNA修飾的編輯酶作為靶點開發藥物的潛力。

近年來，對RNA修飾的研究不斷刷新著科學家們對RNA修飾的認知。盡管如此，面對如此多樣且復雜的RNA修飾，目前仍然是一知半解。RNA修飾發生在轉錄后也增加了轉錄組的復雜性。RNA修飾對RNA命運的調控使得基因被轉錄并不直接代表基因的高表達，而且轉錄組水平的升高也并不一定直接代表蛋白水平的升高。毋庸置疑，關于RNA修飾還有許多需要挖掘和填補的地方，但其生物學意義遠超乎人們的想象。RNA修飾為各領域的研究提供了新的方向，也必將持續成為研究的熱點。

重要聲明

利益沖突聲明：本研究中的全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們無相互競爭的利益。

作者貢獻聲明：曹瀟月整理資料與撰寫論文初稿；石毓君指導選題與修改文章。