Advances in the detection of RNA epigenetic modifications

Pu Qinli; Chen Weixian

doi:10.13406/j.cnki.cyxb.003045

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Advances in the detection of RNA epigenetic modifications

Literature review | 更新时间：2025-10-21

- Advances in the detection of RNA epigenetic modifications
- Journal of Chongqing Medical University Vol. 48, Issue 2, Pages: 235-240(2023)
- 作者机构：
  
  重庆医科大学附属第二医院检验科，重庆 400010
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13406/j.cnki.cyxb.003045
  CLC： R446.1
- Received：02 September 2021，
  
  Revised：2021-12-07，
  
  Accepted：04 January 2022，
  
  Published：28 February 2023
- 稿件说明：
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蒲勤丽,陈维贤.RNA甲基化修饰检测研究进展[J].重庆医科大学学报,2023,48(2):235-240.

Pu Qinli,Chen Weixian.Advances in the detection of RNA epigenetic modifications[J].Journal of Chongqing Medical University,2023,48(2):235-240.
蒲勤丽,陈维贤.RNA甲基化修饰检测研究进展[J].重庆医科大学学报,2023,48(2):235-240. DOI： 10.13406/j.cnki.cyxb.003045.

Pu Qinli,Chen Weixian.Advances in the detection of RNA epigenetic modifications[J].Journal of Chongqing Medical University,2023,48(2):235-240. DOI： 10.13406/j.cnki.cyxb.003045.

摘要

RNA修饰是转录后调控基因表达的重要因素，在表观遗传学领域具有重要的研究意义。目前，许多已知的RNA修饰检测方法依赖抗体的特异性。最常用的是基于RNA甲基化免疫沉淀结合测序法（methylated RNA immunoprecipitation sequencing，MeRIP-seq），但这种方法也容易产生假阳性和假阴性结果。因此，近年来出现了一系列免抗体的测序方法，以及探索成本低廉、简单易操作的免抗体RNA修饰生物传感检测新方法。此外，特定位点的RNA修饰检测是探明甲基化对疾病具体调控机制的关键，单碱基分辨检测方法构建是必要的前提。本综述总结近年来RNA甲基化修饰特异性检测以及特定位点RNA修饰定量检测的新方法。主要从基于免疫途径、甲基化特异性酶途径、杂交方法、化学处理、标记技术以及RNA修饰原位检测技术进行总结归纳，分析不同检测方法的优点和不足。同时讨论了通用性检测方法及第三代测序用于直接检测RNA甲基化修饰的研究前景。

Abstract

RNA modification is an important factor in the post-transcriptional regulation of gene expression and is of great research importance in all areas of epigenetics. Currently，many known methods for RNA modification detection rely in part on the specificity of antibodies. The most commonly used method is high-throughput sequencing based on antibody immunoprecipitation，but this method is also prone to false-positive and false-negative results. Therefore，a series of antibody-free sequencing methods have also emerged in recent years，as well as the exploration of new methods for cost-effective and simple antibody-free RNA modification biosensing assays. In addition，site-specific RNA modification detection is crucial for probing the specific regulatory mechanisms of methylation on diseases，and single-base resolution assay construction is a necessary prerequisite. This review summarizes new methods for the specific detection of RNA methylation modifications in recent years and for the quantitative detection of site-specific RNA modifications，and mainly summarize the advantages and shortcomings of different detection methods based on immune pathways，methylation-specific enzyme pathways，hybridization methods，chemical treatment，labeling techniques，and

in situ

detection of RNA modifications. We also discuss t

he research prospects of universal detection methods and third-generation sequencing for direct detection of RNA methylation modifications.

关键词

Keywords

references

Boccaletto P ， Machnicka MA ， Purta E ， et al . MODOMICS：a database of RNA modification pathways. 2017 update [J ] . Nucleic Acids Res ， 2018 ， 46 （ D1 ）： D303 - D307 .

Maravić G . Macrolide resistance based on the Erm-mediated rRNA methylation [J ] . Curr Drug Targets Infect Disord ， 2004 ， 4 （ 3 ）： 193 - 202 .

Wang X ， He C . Dynamic RNA modifications in posttranscriptional regulation [J ] . Mol Cell ， 2014 ， 56 （ 1 ）： 5 - 12 .

Adler M ， Weissmann B ， Gutman AB . Occurrence of methylated purine bases in yeast ribonucleic acid [J ] . J Biol Chem ， 1958 ， 230 （ 2 ）： 717 - 723 .

Jia GF ， Fu Y ， Zhao X ， et al . N6-methyladenosine in nuclear RNA is a major substrate of the obesity-associated FTO [J ] . Nat Chem Biol ， 2011 ， 7 （ 12 ）： 885 - 887 .

Mauer J ， Jaffrey SR . FTO，m 6 Am，and the hypothesis of reversible epitranscriptomic mRNA modifications [J ] . FEBS Lett ， 2018 ， 592 （ 12 ）： 2012 - 2022 .

Paulines MJ ， Limbach PA . Stable isotope labeling for improved comparative analysis of RNA digests by mass spectrometry [J ] . J Am Soc Mass Spectrom ， 2017 ， 28 （ 3 ）： 551 - 561 .

Kellner S ， Ochel A ， Thüring K ， et al . Absolute and relative quantification of RNA modifications via biosynthetic isotopomers [J ] . Nucleic Acids Res ， 2014 ， 42 （ 18 ）： e142 .

Popova AM ， Williamson JR . Quantitative analysis of rRNA modifications using stable isotope labeling and mass spectrometry [J ] . J Am Chem Soc ， 2014 ， 136 （ 5 ）： 2058 - 2069 .

Glasner H ， Riml C ， Micura R ， et al . Label-free，direct localization and relative quantitation of the RNA nucleobase methylations m 6 A，m 5 C，m 3 U，and m 5 U by top-down mass spectrometry [J ] . Nucleic Acids Res ， 2017 ， 45 （ 13 ）： 8014 - 8025 .

Kane SE ， Beemon K . Precise localization of m 6 A in Rous sarcoma virus RNA reveals clustering of methylation sites：implications for RNA processing [J ] . Mol Cell Biol ， 1985 ， 5 （ 9 ）： 2298 - 2306 .

Motorin Y ， Muller S ， Behm-Ansmant I ， et al . Identification of modified residues in RNAs by reverse transcription-based methods [J ] . Methods Enzymol ， 2007 ， 425 ： 21 - 53 .

Schwartz S ， Motorin Y . Next-generation sequencing technologies for detection of modified nucleotides in RNAs [J ] . RNA Biol ， 2017 ， 14 （ 9 ）： 1124 - 1137 .

Liu N ， Parisien M ， Dai Q ， et al . Probing N 6 -methyladenosine RNA modification status at single nucleotide resolution in mRNA and long noncoding RNA [J ] . RNA ， 2013 ， 19 （ 12 ）： 1848 - 1856 .

Dominissini D ， Moshitch-Moshkovitz S ， Schwartz S ， et al . Topology of the human and mouse m 6 A RNA methylomes revealed by m 6 A-seq [J ] . Nature ， 2012 ， 485 （ 7397 ）： 201 - 206 .

Meyer KD ， Saletore Y ， Zumbo P ， et al . Comprehensive analysis of mRNA methylation reveals enrichment in 3' UTRs and near stop codons [J ] . Cell ， 2012 ， 149 （ 7 ）： 1635 - 1646 .

Edelheit S ， Schwartz S ， Mumbach MR ， et al . Transcriptome-wide mapping of 5-methylcytidine RNA modifications in bacteria， Archaea ，and yeast reveals m 5 C within archaeal mRNAs [J ] . PLoS Genet ， 2013 ， 9 （ 6 ）： e1003602 .

Li XY ， Xiong XS ， Wang K ， et al . Transcriptome-wide mapping reveals reversible and dynamic N 1 -methyladenosine methylome [J ] . Nat Chem Biol ， 2016 ， 12 （ 5 ）： 311 - 316 .

Linder B ， Grozhik AV ， Olarerin-George AO ， et al . Single-nucleotide-resolution mapping of m 6 A and m 6 Am throughout the transcriptome [J ] . Nat Methods ， 2015 ， 12 （ 8 ）： 767 - 772 .

Feederle R ， Schepers A . Antibodies specific for nucleic acid modifications [J ] . RNA Biol ， 2017 ， 14 （ 9 ）： 1089 - 1098 .

Mishima E ， Jinno D ， Akiyama Y ， et al . Immuno-northern blotting：detection of RNA modifications by using antibodies against modified nucleosides [J ] . PLoS One ， 2015 ， 10 （ 11 ）： e0143756 .

Wang HY ， Yin HS ， Huang H ， et al . Dual-signal amplified photoelectrochemical biosensor for detection of N 6 -methyladenosine based on BiVO 4 -110-TiO 2 heterojunction，Ag + -mediated cytosine pairs [J ] . Biosens Bioelectron ， 2018 ， 108 ： 89 - 96 .

Yoshioka K ， Kurita R . N 6 -methylation assessment in Escherichia coli 23S rRNA utilizing a bulge loop in an RNA-DNA hybrid [J ] . Anal Chem ， 2018 ， 90 （ 12 ）： 7578 - 7582 .

Hauenschild R ， Tserovski L ， Schmid K ， et al . The reverse transcription signature of N-1-methyladenosine in RNA-Seq is sequence dependent [J ] . Nucleic Acids Res ， 2015 ， 43 （ 20 ）： 9950 - 9964 .

Dong ZW ， Shao P ， Diao LT ， et al . RTL-P：a sensitive approach for detecting sites of 2’-O-methylation in RNA molecules [J ] . Nucleic Acids Res ， 2012 ， 40 （ 20 ）： e157 .

Aschenbrenner J ， Marx A . Direct and site-specific quantification of RNA 2’-O-methylation by PCR with an engineered DNA polymerase [J ] . Nucleic Acids Res ， 2016 ， 44 （ 8 ）： 3495 - 3502 .

Aschenbrenner J ， Werner S ， Marchand V ， et al . Engineering of a DNA polymerase for direct m 6 A sequencing [J ] . Angew Chem Int Ed Engl ， 2018 ， 57 （ 2 ）： 417 - 421 .

Vaidyanathan PP ， AlSadhan I ， Merriman DK ， et al . Pseudouridine and N 6 -methyladenosine modifications weaken PUF protein/RNA interactions [J ] . RNA ， 2017 ， 23 （ 5 ）： 611 - 618 .

Imanishi M ， Tsuji S ， Suda A ， et al . Detection of N 6 -methyladenosine based on the methyl-sensitivity of MazF RNA endonuclease [J ] . Chem Commun（Camb）， 2017 ， 53 （ 96 ）： 12930 - 12933 .

Dai Q ， Fong R ， Saikia M ， et al . Identification of recognition residues for ligation-based detection and quantitation of pseudouridine and N 6 -methyladenosine [J ] . Nucleic Acids Res ， 2007 ， 35 （ 18 ）： 6322 - 6329 .

Liu WL ， Yan JL ， Zhang ZH ， et al . Identificat ion of a selective DNA ligase for accurate recognition and ultrasensitive quantification of N 6 -methyladenosine in RNA at one-nucleotide resolution [J ] . Chem Sci ， 2018 ， 9 （ 13 ）： 3354 - 3359 .

Kierzek E ， Kierzek R . The thermodynamic stability of RNA duplexes and hairpins containing N 6 -alkyladenosines and 2-methylthio-N 6 -alkyladenosines [J ] . Nucleic Acids Res ， 2003 ， 31 （ 15 ）： 4472 - 4480 .

Roost C ， Lynch SR ， Batista PJ ， et al . Structure and thermodynamics of N 6 -methyladenosine in RNA：a spring-loaded base modification [J ] . J Am Chem Soc ， 2015 ， 137 （ 5 ）： 2107 - 2115 .

Golovina AY ， Dzama MM ， Petriukov KS ， et al . Method for site-specific detection of m 6 A nucleoside presence in RNA based on high-resolution melting（HRM）analysis [J ] . Nucleic Acids Res ， 2014 ， 42 （ 4 ）： e27 .

Ranasinghe RT ， Challand MR ， Ganzinger KA ， et al . Detecting RNA base methylations in single cells by in situ hybridization [J ] . Nat Commun ， 2018 ， 9 （ 1 ）： 655 .

Hong TT ， Yuan YS ， Chen ZG ， et al . Precise antibody-independent m 6 A identification via 4SedTTP-involved and FTO-assisted strategy at single-nucleotide resolution [J ] . J Am Chem Soc ， 2018 ， 140 （ 18 ）： 5886 - 5889 .

Khoddami V ， Cairns BR . Identification of direct targets and modified bases of RNA cytosine methyltransferases [J ] . Nat Biotechnol ， 2013 ， 31 （ 5 ）： 458 - 464 .

Haag S ， Warda AS ， Kretschmer J ， et al . NSUN6 is a human RNA methyltransferase that catalyzes formation of m 5 C72 in specific tRNAs [J ] . RNA ， 2015 ， 21 （ 9 ）： 1532 - 1543 .

Hamdane D ， Grosjean H ， Fontecave M . Flavin-dependent methylation of RNAs：complex chemistry for a simple modification [J ] . J Mol Biol ， 2016 ， 428 （ 24 Pt B ）： 4867 - 4881 .

Hartstock K ， Nilges BS ， Ovcharenko A ， et al . Enzymatic or in vivo installation of propargyl groups in combination with click chemistry for the enrichment and detection of methyltransferase target sites in RNA [J ] . Angew Chem Int Ed Engl ， 2018 ， 57 （ 21 ）： 6342 - 6346 .

Muttach F ， Rentmeister A . A biocatalytic cascade for versatile one-pot modification of mRNA starting from methionine analogues [J ] . Angew Chem Int Ed Engl ， 2016 ， 55 （ 5 ）： 1917 - 1920 .

Holstein JM ， Muttach F ， Schiefelbein SHH ， et al . Dual 5' cap labeling based on regioselective RNA methyltransferases and bioorthogonal reactions [J ] . Chemistry ， 2017 ， 23 （ 25 ）： 6165 - 6173 .

Shu X ， Dai Q ， Wu T ， et al . N 6 -allyladenosine：a new small molecule for RNA labeling identified by mutation assay [J ] . J Am Chem Soc ， 2017 ， 139 （ 48 ）： 17213 - 17216 .

Potapov V ， Fu XQ ， Dai N ， et al . Base modifications affecting RNA polymerase and reverse transcriptase fidelity [J ] . Nucleic Acids Res ， 2018 ， 46 （ 11 ）： 5753 - 5763 .

Kietrys AM ， Velema WA ， Kool ET . Fingerprints of modified RNA bases from deep sequencing profiles [J ] . J Am Chem Soc ， 2017 ， 139 （ 47 ）： 17074 - 17081 .

Smith AM ， Jain M ， Mulroney L ， et al . Reading canonical and modified nucleobases in 16S ribosomal RNA using nanopore native RNA sequencing [J ] . PLoS One ， 2019 ， 14 （ 5 ）： e0216709 .

Garalde DR ， Snell EA ， Jachimowicz D ， et al . Highly parallel direct RNA sequencing on an array of nanopores [J ] . Nat Methods ， 2018 ， 15 （ 3 ）： 201 - 206 .

Vilfan ID ， Tsai YC ， Clark TA ， et al . Analysis of RNA base modification and structural rearrangement by single-molecule real-time detection of reverse transcription [J ] . J Nanobiotechnology ， 2013 ， 11 ： 8 .

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