ในสาขาชีววิทยาโมเลกุล เอพิแทรน สคริปโตมประกอบด้วยการดัดแปลงทางชีวเคมีทั้งหมดของRNA (ทรานสคริปโตม ) ภายในเซลล์^{[ 1 ]}ในทำนองเดียวกับเอพิเจเนติกส์ที่อธิบายถึง "การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของจีโนมที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในลำดับนิวคลีโอไท ด์ " เอพิแทรนสคริปโตมิกส์เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับการทำงานทั้งหมดของทรานสคริปโตมที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงใน ลำดับไรโบนิว คลีโอไทด์ ดังนั้น เอพิแทรนสคริปโตมจึงสามารถนิยามได้ว่าเป็นกลุ่มของการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับการทำงานดังกล่าว

มีการดัดแปลง RNA หลายประเภทที่มีผลต่อการแสดงออกของยีนการดัดแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นกับ RNA หลายชนิดในเซลล์ รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงRNA ไรโบโซม (rRNA), RNA ถ่ายโอน (tRNA), RNA ส่งสาร (mRNA) และRNA นิวเคลียร์ขนาดเล็ก (snRNA) การดัดแปลง mRNA ที่พบได้บ่อยที่สุดและเข้าใจได้ดีที่สุดในปัจจุบันคือ N6- ^{เมทิล}อะดีโนซีน (m6A ⁾ซึ่งพบว่าเกิดขึ้นโดยเฉลี่ยสามครั้งในโมเลกุล mRNA แต่ละโมเลกุล

ปัจจุบัน งานวิจัยมุ่งเน้นไปที่การกำหนดประเภทและตำแหน่งของการดัดแปลง RNA ^{[ 2 ]}การพิจารณาว่าการดัดแปลงเหล่านี้มีหน้าที่หรือไม่ และถ้ามีกลไกการทำงาน ของมันคืออะไร คล้ายกับเอพิเจโนมเอพิแทรนสคริปโตมมี "ผู้เขียน" และ "ผู้ลบ" ที่ทำเครื่องหมาย RNA และ "ผู้อ่าน" ที่แปลเครื่องหมายเหล่านั้นเป็นหน้าที่ หน้าที่หนึ่งที่ได้รับการอธิบายแล้วเกี่ยวข้องกับเอนไซม์อะดีโนซีนดีอะมีเนส (ADAR)ซึ่งทำหน้าที่กับ RNA ADAR ส่งผลต่อกระบวนการของเซลล์หลายอย่าง รวมถึงการตัดต่อทางเลือก ไมโครอาร์เอ็นเอระบบภูมิคุ้มกัน โดยกำเนิด และนำไปสู่การเข้ารหัสโปรตีนใหม่โดยเฉพาะสำหรับตัวรับ ที่สำคัญในระบบประสาทส่วนกลาง^{[ 3 ]}

m6Aอธิบายถึงการเติมหมู่ เมทิล ที่ไนโตรเจน ในตำแหน่ง ^ที่ 6 ใน เบส อะดีโนซีนภายใน mRNA m6A ถูกค้นพบในปี 1974 [ ^{4 ] และ}เป็นการดัดแปลง mRNA ที่พบมากที่สุดในยูคา ริโอ ^{ต[ 5 ]} mRNA ส่วนใหญ่มี m6A ประมาณสาม^{โมเลกุล} [ ^{6 ] อย่างไรก็ตาม} mRNA บางโมเลกุลอาจไม่มี m6A ^เลยในขณะที่บางโมเลกุลอาจมี 10 โมเลกุลขึ้นไป^{[ 7 ]}คำว่า "epitranscriptome" ถูกบัญญัติขึ้นหลังจากมีการทำแผนที่ m6A ทั่วทั้งทรานสคริปโตม^[ 8 ^{] [ 9 ]แต่ไม่}ได้หมายความว่าจะไม่รวมการดัดแปลง mRNA หลังการถอดรหัสอื่นๆ ในปัจจุบันยังไม่ชัดเจนว่าเซลล์ควบคุมระดับการเติมหมู่เมทิล m6A อย่างไร และตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นใดอย่างไรก็ตามเป็น^ที่ทราบกันว่าระดับของเครื่องหมาย epitranscriptal นี้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อน นอกจากนี้ สิ่งกระตุ้นจากสิ่งแวดล้อม เช่น ความเครียด ยังสามารถเปลี่ยนแปลงระดับของ m ⁶ A ได้อีกด้วย ^{[ 10 ]}

เมทิลโลม m6A ^ของ mRNA ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตต่าง ๆ มีลักษณะร่วมกันสองประการ ประการแรก เครื่องหมายนี้มักพบในลำดับ R[G > A]m6AC ^[ U>A>C>] หรือ RRm6ACH ^{ประการ}ที่สอง เครื่องหมายนี้มีความเข้มข้นในบริเวณเฉพาะของทรานสคริปโตมโดยส่วนใหญ่จะพบใกล้กับโคดอนหยุดใน3'-UTRและในเอ็กซอนภายใน ที่ยาว ^{[ 6 ]}อย่างไรก็ตาม ระดับ ^m6Aจะแตกต่างกันไปใน RNA ต่าง ๆ ภายในเซลล์เดียวกัน และระหว่างเซลล์ประเภทต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน กลไกที่ควบคุมการเพิ่ม m6A ^ลงใน RNA บางประเภทได้รับการอธิบายไว้แล้ว แต่บางกลไกยังคงไม่เป็นที่รู้จัก^{[ 10 ]}

ในยูคาริโอต การใช้ m6A บน mRNA เกี่ยวข้องกับ คอมเพล็กซ์ เมทิลทรานสเฟอเรส ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า 'ผู้เขียน' ที่ทำการติดตั้งหมู่เมทิล^{[ 11 ]}การดัดแปลง m6A นี้ได้รับการจดจำโดยโปรตีนพิเศษที่เรียกว่า 'ผู้อ่าน' ^{[ 12 ]}จำนวนผู้อ่านแตกต่างกันไปในสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสัตว์มีกระดูกสันหลัง มีการเสนอว่าการมีอยู่ของโปรตีนที่จัดอยู่ในประเภท 'ผู้ลบ' ช่วยอำนวยความสะดวกในการกำจัด m6A ซึ่งช่วยให้เกิดการควบคุมแบบไดนามิกของการสะสม m6A บน mRNA ^{[ 11 ]}

เครื่องหมาย m ⁶ A ถูกเพิ่มโดย คอมเพล็กซ์ตัวเขียน เมทิลทรานสเฟอเร ส am ⁶ A หลังการถอดรหัส คอมเพล็กซ์ตัวเขียนนี้ประกอบด้วยMETTL3 , METTL14 , โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับเนื้องอกวิล์มส์ 1 (WTAP) , KIAA1429 และRBM15 ^{[ 12 ]} METTL3 เป็นหน่วยย่อยเร่งปฏิกิริยา ในขณะที่ METTL14 มีส่วนเกี่ยวข้องกับความเสถียรของคอมเพล็กซ์และการดึงดูด RNA WTAP ยังจำเป็นในการช่วยดึงดูด mRNA ในขณะที่ RBM15 และพาราล็อก RBM15B มีส่วนเกี่ยวข้องเฉพาะในการดึงดูด lncRNA เท่านั้น บทบาทของ RBM15 และ RBM15B ในการดึงดูด RNA ประเภทอื่น ๆ ไปยังคอมเพล็กซ์เมทิลทรานสเฟอเรสยังคงไม่เป็นที่ทราบ^{[ 13 ]}ตำแหน่งการจดจำเฉพาะของตัวเขียนยังไม่เป็นที่ทราบ แต่ลำดับขั้นต่ำที่ต้องการคือ 5'-Rm ⁶ AC-3' ^{[ 7 ]}มีการเสนอว่า METTL3 ยังเป็น "ตัวอ่าน" ของเครื่องหมาย m ⁶ A ด้วยฟังก์ชันนี้อยู่ในไซโตพลาสซึมซึ่งส่งเสริมการดึงดูดeIF3 ^{[ 11 ]}การค้นพบคอมเพล็กซ์ METTL3 บ่งชี้ว่าการติดตั้ง m6A อาจเป็นกระบวนการที่มีการควบคุม ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพัฒนาและความสนใจในสาขาเอพิแทรนสคริปโตมิกส์^{[ 14 ]}

สมาชิกของตระกูลโปรตีนโดเมน YTH ทำหน้าที่เป็น "ตัวอ่าน" ของ m6A ^การศึกษาโปรตีนเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจหน้าที่และผลกระทบของการเมทิลเลชั่นของ mRNA ^{[ 12 ]}มีการแสดงให้เห็นว่าสมาชิกสามตัวของตระกูลโปรตีนโดเมน YTH ของมนุษย์มีความสัมพันธ์ในการจับกับ mRNA ที่ถูกเมทิลเลชั่นสูงกว่า^{[ 15 ]}โปรตีนYTHDF2มีผลต่อ mRNA โดยการนำ mRNA ที่ถูกเมทิลเลชั่นจากกลุ่มการแปลไปยังตำแหน่งการสลายตัวของ mRNA ส่งผลให้การมีอยู่ของ m6A บน mRNA สัมพันธ์กับครึ่งชีวิต ที่สั้นกว่า mRNA ที่ไม่ถูกเมทิลเลชั่น

จนถึงปัจจุบันมีการระบุ "ตัวลบ" เครื่องหมาย m ^{6 A ไว้ 2 ตัว ALKBH5 เป็นดีเมทิเลสที่พบในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งกำจัดหมู่เมทิลของ m 6} A ^{[ 12 ]}ตัวที่สองคือโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับมวลไขมันและโรคอ้วน ( FTO ) ซึ่งเป็นดีเมทิเลสที่แปลง m ⁶ A กลับไปเป็นอะดีโนซีน FTO จะกำจัดหมู่เมทิลออกจาก m ⁶ A ที่พบใกล้กับหมวก mRNA มากกว่า^{[ 12 ]}กระบวนการออกซิเดชันนี้มี 3 ขั้นตอนและสารตัวกลาง 2 ชนิด ได้แก่ N ⁶ -ไฮดรอกซีเมทิลอะดีโนซีน (hm ⁶ A) และ N ⁶ -ฟอร์มิลอะดีโนซีน (f ⁶ A) FTO มักพบในจุดนิวเคลียร์ อย่างไรก็ตาม ในบางสายพันธุ์อาจพบ FTO ในระดับต่ำในไซโตพลาสซึมได้เช่นกัน^{[ 6 ]} FTO ที่ทำงานผิดปกติมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักตัวและโรค ในขณะที่หนูที่ขาด Alkbh5 มีภาวะเจริญพันธุ์บกพร่อง^{[ 15 ]}ข้อเท็จจริงทั้งสองนี้สะท้อนให้เห็นว่าการควบคุมการดัดแปลง m ⁶ A อย่างเหมาะสมมีความสำคัญต่อการทำงานของร่างกายตามปกติมากเพียงใด ยิ่งไปกว่านั้น การกลายพันธุ์ใน FTO อาจนำไปสู่ความล้มเหลวในการพัฒนา สมองฝ่อ และความผิดปกติทางสรีรวิทยาในวัยผู้ใหญ่^{[ 10 ]}

การเมทิลเลชันของ mRNA มีความสำคัญตลอดวงจรชีวิตของ mRNA โดยเริ่มจากการโพลีอะดีนิเลชัน ทางเลือก (APA) ของทรานสคริปต์บางส่วน ตำแหน่ง ^m6Aมักจะอยู่ในเอ็กซอน สุดท้าย โดยส่วนใหญ่จะอยู่ในบริเวณที่ไม่ถูกแปล 3' (3'-UTR) การมีอยู่ของ m6A ^ใน 3'-UTR ส่งเสริมการใช้ตำแหน่ง APA ที่อยู่ใกล้เคียง ส่งผลให้ 3'-UTR สั้นลง การตัดต่อทรานสคริปต์ pre-mRNA อาจได้รับอิทธิพลจาก m6A ^{[ 16} ] ^{แม้ว่าผล}กระทบนี้อาจแตกต่างกันไปในระบบชีวภาพต่างๆ^{[ 17 ]}นอกจากนี้ การส่งออก mRNA ที่เจริญเต็มที่ไปยังนิวเคลียสขึ้นอยู่กับ^m6Aเมื่อ "ผู้เขียน" ^m6Aถูกยับยั้ง จะเกิดความล่าช้าในการส่งออก mRNA ที่เจริญเต็มที่ อย่างไรก็ตาม การส่งออกไปยังนิวเคลียสตามปกติไม่ได้ขึ้นอยู่กับ m6A เพียงอย่างเดียว^{เครื่องหมาย} mRNA อื่นๆ เช่น 5'-เมทิลไซโตซีน (m5C ⁾ก็มีส่วนเกี่ยวข้องด้วย^{[ 11 ]}

เครื่องหมาย m ⁶ A มีผลอย่างเห็นได้ชัดต่อพลวัตการแปล [ ^{18 ] มี}หลายวิธีที่ m ⁶ A มีส่วนเกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพการแปล ตัวอย่างเช่น การดัดแปลงนี้จะปรับเปลี่ยนหลายขั้นตอนในกระบวนการรวม tRNA ในด้านหนึ่ง มันทำให้ การไฮโดรไลซิส GTPโดยEF-Tu ช้าลง 12 เท่า และ ปฏิกิริยา การถ่ายโอนเปปไทด์ ช้า ลงสองเท่า นอกจากนี้ยังทำให้ปริมาณ GTP ที่ถูกไฮโดรไลซิสต่อการถ่ายโอนเปปไทด์เพิ่มขึ้น 1.5 เท่า ซึ่งบ่งชี้ว่าจำเป็นต้องมีการตรวจสอบความถูกต้องจำนวนมาก ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากเป็นเพียงเบสอะดีโนซีนที่ดัดแปลง m ⁶ A จึงจับคู่กับยูริดีนในระหว่างการถอดรหัส อย่างไรก็ตาม การเมทิลเลชันของอะดีโนซีนจะขัดขวางการเข้าที่ของ tRNA และการยืดการแปล เมื่อโคดอนที่ดัดแปลงด้วย m6A ^ทำปฏิกิริยากับ tRNA ที่เกี่ยวข้อง (tRNA ที่มีแอนติโคดอนที่เสริมกับโคดอนเฉพาะ) มันจะทำหน้าที่คล้ายกับการโต้ตอบของโคดอนที่ใกล้เคียงมากกว่าการโต้ตอบของโคดอนที่เกี่ยวข้อง ซึ่งสามารถเห็นได้จากความล่าช้าในการเข้าที่ของ tRNA ซึ่งขึ้นอยู่กับทั้งตำแหน่งของ m6A ^ในโคดอนของ mRNA และความแม่นยำของการแปล โดยรวมแล้ว การดัดแปลง ^m6A นี้ ทำให้เกิดการสูญเสียจลนศาสตร์ถึง 18 เท่า^{[ 18 ]}สรุปได้ว่า พลวัตการยืดการแปลจะช้าลงสำหรับโคดอนที่มี m6A ^และตำแหน่งที่แตกต่างกันของนิวคลีโอไทด์ที่ดัดแปลงเหล่านี้ในโคดอนของ mRNA ส่งผลต่อพลวัตการถอดรหัสในรูปแบบที่แตกต่างกัน

อย่างไรก็ตาม เครื่องหมายนี้ยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการแปลได้อีกด้วย ตัวอ่าน ^m6A YTHDF1 กระตุ้นการเชื่อมโยงของ mRNA ที่ได้รับการดัดแปลงกับไรโบโซมนอกจากนี้ยังดึงดูดปัจจัยเริ่มต้นการแปล eIF3 ไปยัง mRNA โดยไม่ขึ้นอยู่กับ METTL3 ยิ่งไปกว่านั้น eIF3 ยังทำหน้าที่เป็น "ตัวอ่าน" ของ am6A ^ที่อยู่ใน 5'-UTR ของ mRNA ซึ่งส่งผลให้มีการดึงดูดคอมเพล็กซ์เริ่มต้นการแปล40S ^{[ 14 ]}ปฏิสัมพันธ์นี้เกี่ยวข้องกับการแปลที่ไม่ขึ้นกับแคป ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการตอบสนองของเซลล์ต่อความเครียดจากความร้อน^{[ 11 ]}

การเติมหมู่เมทิล m6A ยังช่วยปรับเสถียรภาพของ mRNA ด้วย^{[ 19 ] "} ตัวอ่าน" YTHDF2 จะจับกับmRNA ที่มี m6A และลดเสถียรภาพของ mRNA เหล่านั้นโดยการดึง mRNA เหล่านั้นไปยัง^P -bodiesในกระบวนการที่เรียกว่าการสลายตัวของ mRNA ที่ขึ้นอยู่กับการเติมหมู่เมทิล^{[ 11 ]}กระบวนการนี้จำเป็นต่อการย่อยสลายทรานสคริปต์ของปัจจัยการถอดรหัส ความสามารถในการสร้างเซลล์ หลายชนิด อย่างรวดเร็ว เพื่อให้เซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพในการสร้างเซลล์หลายชนิดสามารถพัฒนาไปเป็นเซลล์สายพันธุ์เฉพาะได้^{[ 20 ]}ระดับ m6A ที่ลดลง^ในตัวอ่อนของหนูนำไปสู่การตายของตัวอ่อนในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา^{[ 10 ]}

โครงสร้าง ก้านห่วงบางครั้งสามารถพบได้ในอินทรอน สารตกค้าง m6A ที่อยู่ในก้านห่วงเหล่านี้จะทำให้ปฏิสัมพันธ์การจับคู่เบสภายในก้านอ่อนลง จึงทำให้โครงสร้างของ mRNA เปลี่ยนแปลงไป ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า m6A ^{- Switch} [ ^{12 ] เครื่องหมาย} m6A มีบทบาทสำคัญในการตัดต่อทางเลือกเนื่องจากมันเพิ่มการเข้าถึงของhnRNPC ไปยังตำแหน่งการจับของมัน ^ไรโบนิวคลีโอโปรตีนนิวเคลียร์เฮเทอโรจีนัส C (hnRNPC) เป็นโปรตีนที่จับกับ RNAซึ่งสร้างคอมเพล็กซ์กับทั้งRNA นิวเคลียร์เฮเทอโรจีนัส (hnRNA) และpre-mRNAเพื่อมีส่วนร่วมในการประมวลผล pre-mRNA hnRNPC จับกับบริเวณที่อุดมไปด้วยยูริดีนในอินทรอนซึ่งมักจะสร้างก้านห่วงได้ การทำให้ก้านห่วงไม่เสถียรจะทำให้ตำแหน่งการจับของ hnRNPC เปิดออก ซึ่งจะเพิ่มการเข้าถึงของโปรตีนไปยังบริเวณนั้น^{[ 21 ]}เนื่องจาก hnRNPC ต้องจับกับ pre-mRNA เพื่อทำหน้าที่ของมัน การเข้าถึงที่เพิ่มขึ้นหมายถึงกิจกรรมของ hnRNPC ที่สูงขึ้น ดังนั้น สารตกค้าง m ⁶ A ที่อยู่ในก้านห่วงของอินทรอนจะช่วยเพิ่มกิจกรรมของ hnRNPC ซึ่งส่งผลให้มีการสลับการตัดต่อเพิ่มขึ้น หลักฐานที่สนับสนุนข้อกล่าวอ้างนี้ระบุว่าระดับ m ⁶ A ที่ลดลงในทรานสคริปโตมนำไปสู่การจับของ hnRNPC ที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 12 ]}

m ⁶ A ยังมีบทบาทเพิ่มเติมในการสลับการต่อเชื่อมยีนโดยทำหน้าที่เป็นตำแหน่งการจับของYTHDC1 (YTHDC1 จับกับสารตกค้าง m ⁶ A ที่อยู่ในเอ็กซอนทางเลือก) YTHDC1 มีบทบาทสองประการในการสลับการต่อเชื่อมยีน ประการแรก มันดึงดูดปัจจัยการต่อเชื่อมยีนที่อุดมด้วยซีรีนและอาร์จินีน 3 (SRSF3) ซึ่งส่งเสริมการรวมเอ็กซอน นอกจากนี้ YTHDC1 ยังปิดกั้นการจับของ SRSF10 ซึ่งเป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการข้ามเอ็กซอน^{[ 12 ]}

เนื่องจากบทบาทของ m ⁶ A ในการตัดต่อทางเลือก pre-mRNA จึงมีระดับ m ⁶ A สูงกว่า mRNA ที่เจริญเต็มที่ นอกจากนี้ m ⁶ A ยังมีอยู่มากใน mRNA ที่มีการตัดต่อทางเลือกเมื่อเทียบกับยีนที่เข้ารหัสไอโซฟอร์ม เดียว นี่เป็นเพราะ mRNA ที่มีการตัดต่อทางเลือกนั้นอุดมไปด้วยไซต์การจับของ METTL3 การตัดต่อได้รับผลกระทบในหนูที่ขาด Mettl3 ส่งผลให้ความถี่ของการข้ามเอ็กซอนและการคงอยู่ของอินทรอนเพิ่มขึ้น^{[ 11 ]}อย่างไรก็ตาม m ⁶ A ไม่ใช่ปัจจัยการตัดต่อทั่วไปที่ไม่จำเพาะเจาะจง มันมีส่วนร่วมในการตัดต่อทางเลือกของ mRNA และ lncRNA บางชนิดเท่านั้น^{[ 10 ]}

m ⁶ A ไม่เพียงแต่พบใน mRNA เท่านั้น แต่ RNA ที่ไม่ใช่รหัสต่างๆ ก็มีเครื่องหมายนี้เช่นกัน ตัวอย่างเช่นXISTซึ่งเป็น lncRNA ที่เริ่มต้นการปิดใช้งาน Xจะมี m ^{6 A อยู่มาก m 6} A เหล่านี้ได้รับการจดจำและจับโดยโปรตีนโดเมน YTH คือ YTHDC1 การปิดกั้นโครโมโซม X ที่เกิดจาก XIST จะได้รับผลกระทบในทางลบเมื่อ XIST ไม่ได้รับการดัดแปลงด้วย m ⁶ A ^{[ 11 ]}

โมเลกุล RNA ที่มี m ⁶ A เกี่ยวข้องกับ กลไก การซ่อมแซมความเสียหายของ DNA ที่เกิดจากรังสี UV เมื่อ DNA เสียหาย ทรานสคริปต์ poly(A)+ ที่มีสารตกค้าง m ⁶ A จำนวนมากจะสะสมอยู่ในบริเวณนั้น ซึ่งจะช่วยให้โปรตีนซ่อมแซม DNA เช่น DNA polymerase K สามารถเข้าถึงได้ เพื่อให้สามารถทำหน้าที่ของตนได้^{[ 11 ]}

การเปลี่ยนแปลงในเส้นทางที่นำไปสู่การเพิ่มหรือการกำจัด เครื่องหมาย ^m6Aส่งผลให้การแสดงออกของยีนและการทำงานของเซลล์บกพร่อง ซึ่งอาจนำไปสู่โรคต่างๆ ได้

^{ระดับ m 6} A ปกติ จะเปลี่ยนแปลงไปใน มะเร็งหลายชนิด ระดับ m ⁶ A ที่ลดลงเนื่องจากการควบคุม METTL3 และ/หรือ METTL14 ที่ถูกควบคุมลง นำไปสู่การกระตุ้นยีนก่อมะเร็ง หลายชนิด เช่น ยีนที่เข้ารหัสโดเมนเมทัลโลเปปติเดส 19 ของ ADAM (ADAM19) นอกจากนี้ การสูญเสีย m ⁶ A ยังส่งผลให้มีการควบคุม ยีน ยับยั้งเนื้องอกเช่นตัวยับยั้งไคเนสที่ขึ้นอยู่กับไซคลิน 2A (CDKN2A) และยีนมะเร็งเต้านม 2 (BRCA2) ที่ถูกควบคุมลง ในทางกลับกันระดับ m 6 A ที่เพิ่มขึ้นจะยับยั้ง^การลุกลามของเนื้องอกในมะเร็งบางชนิด^{[ 14 ]}นอกจากนี้โพลีมอร์ฟิซึมของนิวคลีโอไทด์เดี่ยว (SNPs) บนยีนที่เข้ารหัส FTO ยังมีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของ มะเร็ง เต้านมและมะเร็งตับอ่อน ระดับ m ⁶ A ที่เปลี่ยนแปลงไปยังส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของฟีโนไทป์ของเซลล์ต้นกำเนิดมะเร็งเต้านมที่เกิดจากภาวะขาดออกซิเจน^{[ 22 ]}เมื่อพิจารณาทุกสิ่งแล้ว "ผู้เขียน" และ "ผู้ลบ" ของเครื่องหมาย m ⁶ A อาจเป็นเป้าหมายยาที่มีศักยภาพที่ดีใน การ รักษา โรคมะเร็ง

ความผิดปกติทางเมตาบอลิซึมยังได้รับผลกระทบจากเครื่องหมาย m ⁶ A เนื่องจากบทบาทของ FTO การแสดงออกมากเกินไปของ FTO ส่งผลให้มวลร่างกายและไขมัน เพิ่มขึ้น ในขณะที่การสูญเสีย FTO นำไปสู่การลดลงของมวลร่างกายที่ไม่ใช่ไขมันอย่างไรก็ตาม กลไกที่การเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของ FTO ส่งผลต่อมวลร่างกายและไขมันยังไม่เป็นที่เข้าใจ^{[ 14 ]}

การวิจัยปัจจุบันเกี่ยวกับเอพิแทรนสคริปโทม m6a ยังคงดำเนินต่อไปเพื่อเปิดเผยผลกระทบของ m6a และผลกระทบหลังสรีรวิทยาต่อเหตุการณ์โรคหลอดเลือดสมองตีบ การตอบสนองที่เกิดจากไมโครเกลียและเอนไซม์ดีเมทิลเลสที่เกี่ยวข้อง รวมถึง FTO และ ALKBH5 ดูเหมือนจะเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเอพิแทรนสคริปโทม m6a ในสมอง ความผิดปกติทางอารมณ์ เช่นโรคซึมเศร้าขั้นรุนแรงก็ได้รับการระบุว่าเป็นกระบวนการของโรคที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของเอพิแทรนสคริปโทม m6a เช่นกัน^{[ 23 ]}

N1-methyladenosine เป็นนิวคลีโอไซด์ที่ถูกดัดแปลงโดยการเพิ่มหมู่เมทิลเข้าไปที่ N1 ของ เบส อะดีโนซีนการดัดแปลงนี้ทำให้เกิดประจุบวกบนอะตอมไนโตรเจนที่เพิ่มหมู่เมทิลเข้าไป เนื่องจากไนโตรเจนที่ถูกดัดแปลงจะบริจาค อิเล็กตรอน คู่โดดเดี่ยวให้กับอะตอมคาร์บอนของหมู่เมทิลเพื่อสร้างพันธะการดัดแปลง N1-methyladenosine เชื่อว่าควบคุมความเสถียรของ tRNA และ rRNA รวมถึงอาจเปลี่ยนแปลงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกับ RNA หรือโครงสร้างทุติยภูมิของ RNA การดัดแปลงนี้ส่งผลให้ RNA สองสาย สลายตัวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างของ RNA การดัดแปลง N1-methyladenosine พบได้น้อยกว่า การดัดแปลง ^m6Aโดยทรานสคริปต์ที่ถูกดัดแปลงมักจะมีเพียง การดัดแปลง ^m1A เพียงครั้งเดียว ในขณะที่อาจมีสารตกค้าง m6A ^{หลาย ตัว [ 24 ]}

การศึกษาเกี่ยวกับการปรับเปลี่ยนเหล่านี้มีความคืบหน้าช้าเนื่องจากขาดวิธีการที่เหมาะสมในการค้นหาและระบุตำแหน่ง มีการพัฒนาวิธีการบางอย่าง เช่น MeRIP-seq และ m ¹ A-ID-seq แต่ยังไม่สามารถระบุอะดีโนซีนที่ถูกปรับเปลี่ยนได้ เครื่องมือ คำนวณที่ใช้ข้อมูลที่สร้างขึ้นจากวิธีการเหล่านี้เรียกว่า RAMPed ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อพยายามระบุการปรับเปลี่ยนเฉพาะเหล่านี้^{[ 25 ]}

โรค

การดัดแปลง m1a เป็นสิ่งที่น่าสนใจเนื่องจากมีความสัมพันธ์อย่างมากกับชีววิทยาของมะเร็งและการเกิดเนื้องอก การมีส่วนร่วมของ m1a อาจจัดอยู่ในหมวดหมู่ของการแพร่กระจาย การรุกราน การตายของเซลล์ สภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้องอก หรือการเผาผลาญของมะเร็ง พบว่าการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็งได้รับการส่งเสริมโดย “ผู้เขียน” m1a เฉพาะ ตัวอย่างเช่น พบว่าตัวควบคุม TRMT6 มีการแสดงออกมากเกินไปในบุคคลที่เป็นเนื้องอกสมอง ซึ่งเป็นมะเร็งที่มีลักษณะเฉพาะคือการแพร่กระจายที่ไม่เหมาะสมของเซลล์เกลียในสมองหรือไขสันหลัง นอกจากนี้ ยังพบว่าการควบคุม ALKBH3 สนับสนุนและเสริมสร้างการรุกรานของเซลล์มะเร็งในมะเร็งเต้านมและมะเร็งรังไข่บางชนิด^{[ 26 ]}

5-เมทิลไซโตซีนหรือที่เรียกย่อว่า "m₅C ^"เป็นการดัดแปลงทางเคมีที่พบครั้งแรกใน tRNA นับตั้งแต่การค้นพบครั้งแรก 5-เมทิลไซโตซีนถูกพบในโครงสร้างเซลล์ต่างๆ มากมาย ตั้งแต่ RNA หลายชนิดไปจนถึง DNA มีการระบุ "ตัวสร้าง" ^m₅C ใน RNA สองชนิด ได้แก่ NOP2/SUN RNA เมทิลทรานสเฟอเรส (NSUN) และ DNA เมทิลทรานสเฟอเรส-2 (DNMT-2) สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ DNMT-2 เป็นโปรตีนที่อยู่ใน ตระกูล DNMTซึ่งประกอบด้วย DNMT อีกสามชนิด (1, 3a และ 3b) ที่ทราบกันว่ามีกิจกรรมการเติมหมู่เมทิลในจีโนม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง DNMT-2 เป็น DNMT เพียงชนิดเดียวที่ได้รับการยืนยันแล้วว่าสามารถเติมหมู่เมทิลได้ทั้งใน DNA และ RNA แม้ว่าโดยรวมแล้ว ฟังก์ชัน การเติมหมู่เมทิลใน DNA ของมัน จะน้อยกว่าของ DNMT ชนิดอื่นๆ อย่างมาก ก็ตาม ^{[ 27 ]}แม้ว่าผู้เขียนเหล่านี้จะได้รับการระบุแล้ว แต่ ณ ตอนนี้ ยังไม่มี"ตัวลบ" m ^{5 C ที่รู้จัก ในความหมายที่กว้างขึ้น หมายความว่าการแปลง 5-เมทิลไซโตซีนกลับไปเป็นไซโตซีน ยังไม่ได้รับการสังเกตใน RNA [ 28 ]}การดัดแปลง 5-เมทิลไซโตซีนมักพบประมาณ 100 นิวคลีโอไทด์ลงไปจากตำแหน่งเริ่มต้นการแปล ซึ่งอาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวัตถุประสงค์ของการดัดแปลงเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น อาจบ่งชี้ว่าการดัดแปลงเหล่านี้มีความสำคัญต่อการควบคุมชะตากรรมของ RNA เช่น จะถูกแปลหรือไม่ในกรณีของ mRNA อย่างไรก็ตาม วัตถุประสงค์ที่แท้จริงของการเมทิลเลชั่นที่ไซโตซีนเฉพาะใน RNA ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดในปัจจุบัน ความเป็นไปได้หนึ่งอาจเป็นว่า m ⁵ C อาจเกี่ยวข้องกับการขนส่ง RNA เนื่องจากปัจจัยการส่งออก Aly/REFเป็นโปรตีนที่จับกับ m ⁵ C ที่รู้จัก ^{[ 28 ]}ในทางกลับกัน การดัดแปลง m ⁵ C อาจเกี่ยวข้องกับการควบคุมยีนที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงานและไขมัน ผ่านการปรับเปลี่ยนชะตากรรมการแปล RNA โดยรวม^{[ 15 ]}

การดัดแปลงอะดีโนซีนเป็นอิโนซีน (A-to-I) ได้รับการอธิบายไว้ก่อนการคิดค้นเอพิแทรนสคริปโตมิกส์ การดัดแปลงเหล่านี้พบได้บ่อยมากในเนื้อเยื่อและเซลล์ของระบบประสาท และความผิดปกติในการดีอะมิเนชันนี้อาจส่งผลให้เกิดโรคต่างๆ ในมนุษย์ได้ การดีอะมิเนชัน A-to-I แสดงให้เห็นว่าทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้าง RNA โดยรวม หรือทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน mRNA ที่เข้ารหัสโปรตีน แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงในโคดอนและกรดอะมิโนที่เข้ารหัสจะไม่ค่อยพบเห็นบ่อยนัก^{[ 29 ]}การแก้ไข RNA แบบ A-to-I ได้รับการอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมใน หน้าการ แก้ไข RNA

คิวอีน (Q) เป็นนิวคลีโอไทด์ที่ถูกดัดแปลงที่ตำแหน่ง 34 ใน tRNA (คิวโอซีนเป็นชื่อของนิวคลีโอไซด์ในขณะที่คิวอีนเป็นชื่อของนิวคลีโอไทด์) การดัดแปลงนิวคลีโอไทด์ใน tRNA ไม่ใช่เรื่องแปลก เนื่องจาก tRNA เป็นหนึ่งในประเภทของ RNA ที่ถูกดัดแปลงมากที่สุด และมีการระบุชนิดของนิวคลีโอไทด์ที่ถูกดัดแปลงเกือบ 80 ชนิด คิวโอซีนเป็นกัวโนซีน (G) เวอร์ชันที่ถูกดัดแปลงอย่างมาก ^{[ 30 ]}การดัดแปลงใน tRNA มีความสามารถที่รู้จักกันดีในการควบคุมและปรับเปลี่ยนการแสดงออกของยีน การควบคุมการแสดงออกของยีนมักมาจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างบางอย่างในโครงสร้างก้านห่วงของ tRNA การแก้ไขที่ tRNA ประสบอาจพัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองต่อโคดอนที่หายาก และ tRNA จะต่อต้านการเลื่อนเฟรมโดยใช้เบสที่ถูกดัดแปลง การดัดแปลงนิวคลีโอไทด์ที่คล้ายกันอื่นๆ ส่งผลกระทบต่อความสามารถของ tRNA ในการเริ่มต้นการแปล จึงขัดขวางการแสดงออกของยีน^{[ 31 ]}

การดัดแปลงนี้แพร่หลายเป็นพิเศษและพบได้ในสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด ซึ่งบ่งชี้ว่าอาจมีการวิวัฒนาการแบบบรรจบกันเกิดขึ้นในการพัฒนานิวคลีโอไซด์นี้ เซลล์ยูคาริโอตไม่สามารถสังเคราะห์คิวโอซีนได้ ดังนั้นจึงต้องพึ่งพาโปรคาริโอตของไมโครไบโอมเพื่อผลิตและเพิ่มความพร้อมใช้งานภายในร่างกาย ระดับ Q34 (คิวโอซีนที่ตำแหน่ง 34) ที่ลดลงมีความเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของเนื้องอก^{[ 32 ]}

2'-O-เมทิลเลชันหมายถึงการเติมหมู่เมทิลให้กับหมู่ไฮดรอกซิล 2' ของไรโบสภายในนิวคลีโอไทด์ของ RNA ^{[ 33 ]} 2'-O-เมทิลเลชัน พบได้ในหมวกห้าไพรม์ของ mRNA ในยูคาริโอตชั้นสูง^{[ 34 ]}มีส่วนเกี่ยวข้องในการแยกแยะระหว่าง mRNA ของตัวเองและ mRNA ที่ไม่ใช่ของตัวเอง^{[ 15 ] [ 35 ]}หากไม่มีเครื่องหมาย 2′-O-เมทิลเลชันระบบภูมิคุ้มกัน จะกระตุ้น การทำงานของอินเตอร์เฟรอนชนิดที่ 1ในระดับที่สูงขึ้น^{[ 34 ] [ 15 ]}แม้ว่าการดัดแปลงนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าเป็นปฏิกิริยาตอบสนองต่อปรากฏการณ์ใดโดยเฉพาะ แต่ก็ยังไม่เข้าใจกลไกของการดัดแปลงนี้อย่างถ่องแท้ เนื่องจากความยากลำบากในการศึกษาโมเลกุล RNA ขนาดเล็ก อย่างไรก็ตาม ผลกระทบต่อความเสถียรของ RNA ที่การดัดแปลงนี้มี อาจถูกควบคุมเพื่อปรับระดับการถอดรหัส

Pseudouridine (Ψ, 5-ribosyluracil) เป็นการดัดแปลง RNA ที่พบมากที่สุด ในความเป็นจริง ครั้งหนึ่งเคยถูกพิจารณาว่าเป็น "นิวคลีโอไทด์ตัวที่ห้า" ไอโซเมอร์ของยูริดีนนี้พบได้ใน RNA หลายประเภท เช่น snRNA, tRNA, RNA นิวคลีโอลาร์ขนาดเล็ก (snoRNA) และอื่นๆ อีกมากมาย^{[ 28 ]} Pseudouridine เพิ่มความเสถียรของ RNA ที่ถูกดัดแปลงโดยทำให้โครงสร้างน้ำตาล-ฟอสเฟตแข็งแรงขึ้นและอำนวยความสะดวกในการเกิด ปฏิกิริยาการ เรียงซ้อนของเบส (pseudouridine มีตัวให้ไฮโดรเจนบอนด์พิเศษ) เมื่อพูดถึง ปฏิกิริยาการจับ คู่เบสแบบ Watson-Crickคู่เบส pseudouridine-adenosine มีความเสถียรมากกว่าคู่เบส uridine-adenosine ดังนั้น pseudouridine จึงเพิ่มความเสถียร^{[ 29 ]}นอกจากการเพิ่มความเสถียรของ RNA แล้ว การดัดแปลงนี้ยังมีส่วนเกี่ยวข้องกับการควบคุมการแปลรหัสด้วยโคดอนหยุด ของยูคาริโอตทั้งหมด มี uridine หนึ่งตัว (UAA, UAG และ UGA) การเปลี่ยนยูริดีนนี้เป็นซูโดอูริดีนส่งผลให้การยุติการแปลถูกระงับและการสร้างรหัสความหมายที่ไม่คาดคิด^{[ 28 ] [ 29 ]}กระบวนการสร้างซูโดอูริดีนเทียมมีผลต่อการทำงานของ mRNA: มันเปลี่ยนรหัสพันธุกรรมโดยทำให้การจับคู่เบสที่ไม่เป็นไปตามแบบแผนเป็นไปได้ในศูนย์ถอดรหัสของไรโบโซม^{[ 36 ]}

ปฏิกิริยาการสร้างซูโดอูริดีนนั้นถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ที่มีโดเมนซูโดอูริดีนซินเทส มีการระบุเอนไซม์ดังกล่าว 13 ชนิดในมนุษย์ ซึ่งเรียกว่า ซูโดอูริดีนซินเทส (PUS) เอนไซม์เหล่านี้อาจขึ้นอยู่กับ RNA หรือไม่ขึ้นอยู่กับ RNA ขนาดเล็กที่จำเป็นในการนำทางเอนไซม์ไปยังเป้าหมายหรือไม่ นอกจากนี้ เอนไซม์ PUS ที่แตกต่างกันยังทำงานในส่วนต่างๆ ของเซลล์ ตัวอย่างเช่นPUS4 (หรือที่รู้จักกันในชื่อ TruB pseudouridine synthase family member 1, TRUB1) และPUS7ซึ่งรับผิดชอบการสร้างซูโดอูริดีนใน mRNA ส่วนใหญ่ จะอยู่ในนิวเคลียสหรือไซโตพลาสซึม ในทางกลับกัน เอนไซม์ PUS หลายชนิด เช่นPUS1และ TRUB2 จะอยู่ในไมโทคอนเดรียทำหน้าที่ดัดแปลง mRNA ในไมโทคอนเดรีย (mt-mRNA) จำนวนหนึ่ง^{[ 28 ]}ใน tRNA, PUS1 และ PUS7 จะปรับเปลี่ยนยูริดีนตัวที่สองในลำดับคอนเซนซัส UGUAR ตราบใดที่ลำดับนี้อยู่ในบริเวณที่มีโครงสร้างมากของ tRNA ^{[ 37 ]}

^{จนถึง ปัจจุบัน ยังไม่มีการระบุตัวลบหรือตัว อ่าน}พсевдоуридин คาดว่ากระบวนการพсевдоуридилин ^...

Pseudouridine พบได้บ่อยที่สุดใน tRNA โดยโมเลกุล tRNA เกือบทั้งหมดมี pseudouridine อย่างน้อยหนึ่งตัว ดังนั้น เนื่องจากการเพิ่ม pseudouridine เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการปกติของ tRNA จึงไม่ถือว่าเป็นเครื่องหมาย epitranscriptomic อย่างไรก็ตาม pseudouridine ทำหน้าที่เป็นเครื่องหมาย epigenetic ใน mRNA และ ncRNA ของสมอง เนื่องจาก pseudouridylation ใน RNA ทั้งสองชนิดนี้ตอบสนองต่อความเครียดและการเปลี่ยนแปลงในเซลล์อย่างมีพลวัต^{[ 22 ]}ทำให้เชื่อได้ว่า pseudouridylation อาจทำหน้าที่เป็นกลไกการควบคุมที่สำคัญสำหรับการทำงานของ RNA ^{[ 38 ]} Pseudouridylation ใน mRNA สามารถคงอยู่ได้ เฉพาะเนื้อเยื่อ หรือเหนี่ยวนำได้ ซึ่งสะท้อนถึงความยืดหยุ่นและฟังก์ชันการควบคุม^{[ 29 ]}นอกจากนี้ การแสดงออกของ TRBU1 ซึ่งส่วนใหญ่แสดงออกในสมอง จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการปรับสภาพความกลัว นอกจากนี้ การแสดงออกของ ncRNA ที่จำเป็นในการนำทางเอนไซม์ PUS ที่ขึ้นอยู่กับ RNA ก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วยเมื่อเกิดความกลัว^{[ 22 ]}

มีเทคนิคหลักสามวิธีสำหรับการทำแผนที่ตำแหน่งของพseudouridine ใน RNA แบบเฉพาะเจาะจง ได้แก่ Pseudo-seq, Ψ-seq และ PSI-seq วิธีการทั้งหมดนี้อาศัยปฏิกิริยาเฉพาะระหว่าง pseudouridine กับ N-cyclohexyl-N'-(2-morpholinoethyl)carbodiimide metho-p-toluenesulfonate (CMCT) โดย RNA ที่ต้องการวิเคราะห์จะถูกทำให้แตกเป็นชิ้นเล็กๆ และบ่มกับ CMCT แม้ว่า CMCT จะสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์กับ U, G และ Ψ residues ได้ แต่มีเพียง Ψ-CMC เท่านั้นที่ทนต่อการไฮโดรไลซิสด้วยด่าง (U-CMC และ G-CMC จะถูกไฮโดรไลซิส) จากนั้นจึง ทำการ ถอดรหัสย้อนกลับเพื่อสร้างไลบรารี cDNA โดยที่cDNAจะสิ้นสุดที่นิวคลีโอไทด์หนึ่งตัวถัดจากตำแหน่งของ pseudouridine การจัดลำดับจีโนมรุ่นใหม่ของไลบรารี cDNA จะระบุตำแหน่งของ pseudouridine ที่ถูกดัดแปลงใน RNA เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ จะมีการเตรียมไลบรารี cDNA สองชุด ชุดหนึ่งที่ RNA ได้รับการบำบัดด้วย CMC และอีกชุดหนึ่งที่ไม่ได้ผ่านการบำบัดด้วย CMC ความแตกต่างในความยาวของการอ่านระหว่างไลบรารีทั้งสองจะบ่งชี้ตำแหน่งของสารตกค้าง Ψ ^{[ 28 ] [ 37 ]}อีกวิธีหนึ่งเรียกว่า CeU-Seq ซึ่งใช้ อนุพันธ์ ไบโอตินิเลตของ CMCT วิธีนี้ช่วยให้สามารถทำให้บริสุทธิ์และเพิ่มความเข้มข้นของทรานสคริปต์ไบโอตินิเลต (ทรานสคริปต์ที่ดัดแปลงด้วยซูโดอูริดีน) ด้วย คอลัมน์ สเตรปตา ไว ดีน จึงช่วยลดขนาดของไลบรารีและเพิ่มความไว^{[ 29 ]}

วิธีการตรวจจับซูโดอูริดีนอื่นๆ ได้แก่ การตัดแยกเฉพาะจุดและการติดฉลากด้วยสารกัมมันตรังสี ตามด้วยการสกัดโดยใช้การเชื่อมต่อและการโครมาโทกราฟีแบบแผ่นบาง ( SCARLET ) และแมสสเปกโทรเมตรี

อาร์เอ็นเอไรโบโซม หรือrRNAเป็นส่วนประกอบของกรดนิวคลีอิกในไรโบโซม การดัดแปลง rRNA เกิดขึ้นในและรอบๆ ศูนย์กลาง การถ่ายโอนเปปไทด์ ซึ่งเป็นบริเวณออกฤทธิ์ของไรโบโซมการดัดแปลงบางอย่าง ได้แก่ ซูโดอูริดีน การเติมหมู่เมทิลที่ตำแหน่ง 2'-O บนน้ำตาลในโครงสร้างหลัก และ การเติมหมู่ เมทิลที่เบสยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าการดัดแปลงเหล่านี้มีผลทางชีวภาพต่อโมเลกุล rRNA อย่างไร แต่มีสมมติฐานหนึ่งว่าการดัดแปลงเหล่านี้ช่วยทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพและเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของไรโบโซม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการสร้างไรโบโซม นอกจากนี้ การดัดแปลงเหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีของ rRNA ทำให้โครงสร้างตติยภูมิที่ถูกต้องเกิดขึ้นได้ การเติมหมู่เมทิลที่ตำแหน่ง 2'-O ช่วยป้องกันการไฮโดรไลซิส ของโครงสร้างหลัก การดัดแปลงอื่นๆ ที่กล่าวถึงก็ดูเหมือนจะช่วยทำให้โครงสร้างทุติยภูมิ ของ rRNA มีเสถียรภาพ และป้องกันความเสียหายต่อสาย rRNA ด้วย การเติมหมู่เมทิลที่ตำแหน่ง 2'-O ยังช่วยเพิ่ม แรง ในการเรียงซ้อนของเบสทำให้โครงสร้างทุติยภูมิและตติยภูมิของ rRNA มีเสถียรภาพมากยิ่งขึ้น โดยรวมแล้ว การดัดแปลงเหล่านี้ใน rRNA เป็นสิ่งจำเป็นต่อการทำงานของไรโบโซม^{[ 15 ]}

ทรานสเฟอร์อาร์เอ็นเอ (tRNA ) ซึ่งเป็นอาร์เอ็นเอที่มีส่วนร่วมในการแปลรหัสมีจำนวนการดัดแปลงมากที่สุดในบรรดาอาร์เอ็นเอทุกประเภท โดยนิวคลีโอไซด์ในโมเลกุลเหล่านี้มากถึงหนึ่งในสี่มีการดัดแปลงบางอย่างในยูคาริโอต^{[ 15 ]}มีเหตุผลหลายประการที่ทราบกันดีสำหรับการดัดแปลงที่หลากหลายที่พบใน tRNA ประการแรก การดัดแปลงดังกล่าวช่วยให้สามารถแยกแยะโมเลกุล tRNA ที่แตกต่างกันได้ง่ายขึ้น เช่น การแยก tRNA Met ^ที่ เป็นตัวเริ่มต้นออก จากtRNA ^Met ที่เป็นตัวต่อขยายนอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มความเสถียรโดยรวมของ tRNA การศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าการดัดแปลงของ tRNA สามารถเปลี่ยนแปลงและปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมได้ ตัวอย่างเช่น การเติมหมู่เมทิลให้กับกลุ่มไซโตซีนโดย tRNA เมทิลทรานสเฟอเรส(Trm4 ) เพื่อตอบสนองต่อการขาดแคลนสารอาหารในร่างกาย โครงสร้างรูปกากบาทของ tRNA มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานโดยรวม และโครงสร้างที่ซับซ้อนดังกล่าวได้รับการรักษาไว้โดยการดัดแปลงหลังการถอดรหัส ตัวอย่างหลักประการหนึ่งคือการเติมหมู่เมทิลให้กับกัวโนซีนที่จุดเชื่อมต่อภายในโครงสร้าง tRNA เมทิลกัวโนซีนเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างตติยภูมิโดยรวมโดยการขัดขวางพันธะไฮโดรเจนแบบแคนอนิกที่อาจเกิดขึ้นได้ (พันธะไฮโดรเจนที่เป็นคู่เบสแบบวัตสัน-คริกทั่วไป) จึงทำให้เกิดลูปที่แกนกลางของ tRNA การดัดแปลงอื่นๆ มีความสำคัญต่อการสร้างและรักษาส่วนโค้งงออย่างมากในโครงสร้าง^{[ 39 ]}

อาร์เอ็นเอส่งสาร (MRNA)ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างรหัสพันธุกรรมและโปรตีนที่เกิดขึ้น เนื่องจากเป็นตัวที่นำข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการแปลรหัสเป็นโปรตีน การเปลี่ยนแปลงรหัสพันธุกรรมทางกายภาพนั้นมีแนวโน้มที่จะเป็นอันตราย ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย เช่น การเติมหมู่เมทิล (methylation) ที่เกิดขึ้นกับ mRNA จึงเป็นสิ่งที่พึงปรารถนา (อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงยังคงพบได้ทั่วทั้งจีโนม) การเปลี่ยนแปลงหลักๆ สี่ประเภทที่เกิดขึ้นกับ mRNA ได้แก่ N7-methylguanine (ที่5′ cap ), N6 ^- methyladenosine , 5-methylcytosineและ2′-O-methylationการเปลี่ยนแปลงที่พบที่ 5' cap แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลง mRNA สามารถส่งผลกระทบต่อการทำงานของมันได้อย่างไร เนื่องจาก 5' cap มีความจำเป็นต่อการเริ่มต้นการแปลรหัส ดังนั้นการเปลี่ยนแปลง เช่น N7-methylguanine ในระหว่างกระบวนการ RNA ที่ 5' cap อาจส่งผลต่อความสามารถของไรโบโซมในการเริ่มต้นการแปลรหัส สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับ mRNA ไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงทางเอพิเจเนติกส์ทั้งหมด บางอย่าง เช่น หมวก N7-เมทิลกัวโนซีน เป็นการแก้ไข RNA

โมเลกุล mRNA แสดงให้เห็นสิ่งที่เรียกว่า "สัดส่วนการดัดแปลง" สัดส่วนการดัดแปลงคือเมื่อมีเพียงส่วนหนึ่งของทรานสคริปต์เท่านั้นที่มีการดัดแปลงเฉพาะที่ไซต์การดัดแปลงเฉพาะ โดยทั่วไป ภายใต้สภาวะเซลล์ปกติ สัดส่วนการดัดแปลงจะต่ำมาก มีทรานสคริปต์จำนวนน้อยมากที่มีการดัดแปลงเฉพาะ อย่างไรก็ตาม เมื่อสภาวะของเซลล์เปลี่ยนแปลง สัดส่วนของทรานสคริปต์ที่ได้รับการดัดแปลงก็สามารถเปลี่ยนแปลงได้เช่นกัน^{[ 40 ]}เช่นเดียวกับ RNA ประเภทอื่น การดัดแปลงส่งผลกระทบต่อโครงสร้างโดยรวมของ mRNA การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอาจทำให้ mRNA ดำเนินไปตามเส้นทางที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ทรานสคริปต์ปกติอาจถูกกำหนดให้แปล แต่การนำเบสที่ได้รับการดัดแปลงเข้ามาอาจทำให้โครงสร้างของมันเสียหายและส่งมันไปตามเส้นทางที่แตกต่างออกไป และทรานสคริปต์นั้นอาจถูกกำหนดเป้าหมายสำหรับการย่อยสลาย^{[ 40 ]}

การดัดแปลงยังสามารถเกิดขึ้นได้ใน RNA ที่ไม่เข้ารหัสขนาดสั้น รวมถึงRNA นิวเคลียร์ขนาดเล็ก (snRNA) และไมโคร RNA (miRNA) ^{[ 41 ] [ 15 ]}อย่างไรก็ตาม การดัดแปลงเหล่านี้พบได้น้อยกว่าใน mRNA, tRNA และ rRNA ^{[ 41 ]}

มีการสังเกตพบว่าsnRNA ที่มี การตัดต่อแบบทราน ส์ บางส่วน มีหมวก ^N2 , ^N2,7 -trimethylguanosine ^{[ 41 ]}การดัดแปลงหมวกกัวโนซีนแบบนี้พบได้ยากใน snRNA การตัดต่อแบบทรานส์เป็นปรากฏการณ์ที่เอ็กซอนจากทรานสคริปต์ RNA หลักสองตัวที่แตกต่างกันถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน^{[ 42 ]}ตัวแปรที่หายากเหล่านี้พบเห็นได้ในระหว่างการพัฒนาในC.elegansและเกี่ยวข้องกับโพลีโซม [ ^{41 ] วิธี}การควบคุมการดัดแปลงนี้ในเซลล์บางประเภทและหน้าที่ที่แน่นอนของการดัดแปลงนี้ยังคงไม่เป็นที่รู้จักมากนัก แม้ว่าจะมีการคาดการณ์ว่าการดัดแปลงนี้อาจช่วยกำหนดกลุ่มย่อยพิเศษของ RNA ที่ควบคุมโดย trimethylguanosine ^{[ 41 ]}

พบว่าmiRNAบางชนิด ในพืชมี 2'-O-methylationซึ่งเป็นการดัดแปลงน้ำตาลไรโบสที่เพิ่มโดยเมทิลทรานสเฟอเรส HEN1 การดัดแปลงนี้เชื่อว่าจะช่วยปกป้อง miRNA จากโพลียูริไดเลชันซึ่งจะส่งผลให้เกิดการย่อยสลายในภายหลัง^{[ 15 ]}

นอกจากนี้ ยังพบว่า pri-miRNA มี m ⁶ A การดัดแปลงแบบย้อนกลับนี้อาจส่งผลต่อตำแหน่งและการทำงานของเซลล์ในระหว่างกระบวนการ miRNA ^{[ 15 ]}

กลุ่มของอาร์เอ็นเอที่ไม่เข้ารหัสแบบยาว (long non-coding RNA หรือ lncRNA) ประกอบด้วยอาร์เอ็นเอหลายชนิด รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงอาร์เอ็นเอวงกลม (circRNA), lncRNA ในนิวเคลียส, อาร์เอ็นเอที่ไม่เข้ารหัสระหว่างยีนแบบยาว (long intergenic non-coding RNA) และ อาร์เอ็นเอเสริมการทำงาน ( enhancer RNA ) การพัฒนาเทคโนโลยีการลำดับดีเอ็นเอรุ่นใหม่ทำให้การศึกษา lncRNA เข้าถึงได้ง่ายขึ้น (เนื่องจาก lncRNA พบได้ไม่บ่อยนักในเซลล์เมื่อเทียบกับอาร์เอ็นเอชนิดอื่นๆ)

การแก้ไขและการดัดแปลง lncRNA แสดงให้เห็นว่าส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของ RNA และอัตราการกลายพันธุ์^{[ 43 ]} 5-เมทิลไซโตซีน (m ⁵ C), N ⁶ -เมทิลอะดีโนซีน (m ⁶ A) และซูโดอูริดีน เป็นการดัดแปลงที่พบได้บ่อยที่สุดและได้รับการศึกษามากที่สุด 3 ชนิดใน lncRNA ^{[ 28 ]}การดัดแปลงโครงสร้างนิวคลีโอไทด์มีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบต่อโครงสร้างของ lncRNA และปรับเปลี่ยนการทำงานโดยรวม การศึกษาความสามารถในการย้อนกลับของการดัดแปลงเหล่านี้เป็นหัวข้อการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ การดัดแปลงเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติต่างๆ มากมาย รวมถึงการทำงานของ lncRNA และการเริ่มต้นการแปล การดัดแปลง lncRNA ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าส่งผลกระทบต่อตำแหน่งที่พวกมันอยู่ภายในเซลล์ และในขณะที่โครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น กากบาทของ tRNA มักไม่พบใน lncRNA การดัดแปลงอาจเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและส่งผลกระทบต่อการทำงานโดยรวมและเส้นทางที่ lncRNA ใช้^{[ 15 ]}

เอพิทรานสคริปโตมิกส์ของไวรัสเป็นสาขาที่ศึกษาการดัดแปลง RNA ในทรานสคริปต์ของไวรัสที่ไม่ส่งผลต่อลำดับของทรานสคริปต์ แต่มีความเกี่ยวข้องกับการทำงาน จนถึงปัจจุบัน การศึกษามุ่งเน้นไปที่ทรานสคริปต์ของไวรัสในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ทรานสคริปต์ของไวรัสในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมต้องทำงานในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ดังนั้นจึงต้องได้รับเครื่องหมายเอพิเจเนติกส์เช่นเดียวกับเซลล์เจ้าบ้านสำหรับเรื่องนี้ ไวรัสใช้เอนไซม์ดัดแปลง mRNA จำนวนมากที่พบในเซลล์เจ้าบ้าน^{[ 37 ]}

การดัดแปลง RNA ที่มีการอธิบายอย่างกว้างขวางที่สุดในไวรัสของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมคือ m ⁶ A ซึ่งถูกระบุครั้งแรกใน mRNA ของไวรัสไข้หวัดใหญ่ในปี 1976 ^{[ 11 ]}การวิเคราะห์เอพิแทรนสคริปโตมิกของทรานสคริปต์ของไวรัสเผยให้เห็นว่าระดับ m ⁶ A ในทรานสคริปต์ของไวรัสและเซลล์มีความคล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตาม ในไวรัสบางชนิด เช่นอะดีโนไวรัส-2 ระดับ m ⁶ A จะสูงกว่าใน mRNA ของไวรัส^{[ 37 ]}เช่นเดียวกับ RNA ของเซลล์ m ⁶ A ส่วนใหญ่จะถูกเพิ่มในนิวเคลียสโดย METTL3 โดยได้รับความช่วยเหลือจากโคแฟคเตอร์หลายตัว เช่น METTL14, WTAP, KIAA1429 และ RBM15/RMB15B การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของ m ⁶ A ในแอนติเจน T ขนาดเล็กของไวรัสโพลีโอมาเซลล์เมอร์เคล (MCPyV) ในมะเร็งเซลล์เมอร์เคล ซึ่งเป็นมะเร็งผิวหนังที่ร้ายแรง^{[ 44 ]}

^{การศึกษาเกี่ยวกับเครื่องหมาย m 6} A ของไวรัสส่วนใหญ่ดำเนินการกับHIV ^{[ 13 ]}แม้ว่าไวรัสนี้จะมีอัตราการกลายพันธุ์สูง แต่ไซต์ m 6 ^Aก็ได้รับการอนุรักษ์ทางวิวัฒนาการ นี่เป็นเพราะ m ⁶ A มีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมหลายขั้นตอนในวงจรชีวิตของ HIV นอกเหนือจากหน้าที่ปกติที่ m ⁶ A มีในการตัดต่อ pre-mRNA การส่งออกนิวเคลียส ความเสถียรของ mRNA และการแปล เครื่องหมายนี้ยังยับยั้งการจดจำทรานสคริปต์ของไวรัสโดยตัวรับ Toll-likeและตัวรับ RIG-1 ส่งผลให้ m ⁶ A มีอิทธิพลเชิงบวกต่อการจำลองแบบของ ไวรัส ^{[ 7 ]}ในทางกลับกัน HIV ยังควบคุมการเพิ่มเครื่องหมาย m ⁶ A ใน mRNA ของเซลล์จำนวนหนึ่ง ตัวอย่างเช่น มีการระบุทรานสคริปต์ของเซลล์ 56 ​​รายการที่มี m ⁶ A เฉพาะในช่วงการติดเชื้อ HIV เท่านั้น ผลกระทบของเครื่องหมายนี้ต่อทรานสคริปต์ของเซลล์ในระหว่างการติดเชื้อไวรัสยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด^{[ 37 ]}

แม้ว่าทรานสคริปต์ไวรัสที่มีเครื่องหมาย m ⁶ A จะมีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมการแสดงออกของยีนของไวรัสหลายชนิด แต่กลไกที่ทำให้เกิดสิ่งนี้ยังไม่ได้รับการระบุ จนถึงปัจจุบัน มีการเสนอแบบจำลองที่เป็นไปได้สามแบบ^{[ 13 ]}

แม้ว่า METTL3 และ METTL14 ส่วนใหญ่จะอยู่ภายในนิวเคลียส แต่ก็สามารถพบได้ในไซโตพลาสซึมเช่นกัน ซึ่งพวกมันจะทำการเมทิลเลชันจีโนมและทรานสคริปต์ของไวรัส RNA ในไซโตพลาสซึม ตรงกันข้ามกับไวรัสในนิวเคลียส การสูญเสีย^m6Aในไวรัสตับอักเสบซี (HCV ซึ่งเป็นไวรัส RNA ในไซโตพลาสซึม) จะเพิ่มการผลิตไวรัส HCV ที่ก่อให้เกิดการติดเชื้อ ซึ่งบ่งชี้ว่าในไวรัสชนิดนี้ เครื่องหมาย ^m6Aมีผลเสียต่อการผลิตไวรัส อย่างไรก็ตาม ในไวรัส RNA ในไซโตพลาสซึมอื่นๆ เช่นไวรัสไข้เลือดออกและไวรัสไข้เหลือง^{ตำแหน่ง m6A}ได้รับการคัดเลือกในระหว่างวิวัฒนาการ ซึ่งแสดงให้เห็นว่า เครื่องหมาย ^m6Aมีประโยชน์สำหรับไวรัสเหล่านี้^{[ 7 ]}

เนื่องจาก m ⁶ A ช่วยเพิ่มการจำลองแบบของไวรัส ดังนั้น m ⁶ A จึงสามารถใช้เป็นเป้าหมายสำหรับการบำบัดด้วยยาต้านไวรัสได้ ความท้าทายหลักคือการกำหนดเป้าหมายเครื่องหมายนี้ในทรานสคริปต์ของไวรัสโดยไม่ก่อให้เกิดผลกระทบที่สำคัญต่อเซลล์โฮสต์ เนื่องจากเครื่องหมาย m ⁶ A ที่เกิดขึ้นตามปกติในเซลล์ก็จะลดลงด้วย สารยับยั้งไฮโดรเล ส S-adenosylhomocysteine ​​(SAC) 3-dezaadenosine (DAA) สามารถใช้เป็นยาต้านไวรัสได้ เนื่องจากมันยับยั้งการเพิ่ม m ⁶ A ^{[ 7 ]}อย่างไรก็ตาม ยังต้องพิจารณาต่อไปว่ายานี้มีผลข้างเคียงหรือไม่^{[ 13 ]}

m ⁶ A ไม่ใช่การดัดแปลง RNA เพียงอย่างเดียวที่สามารถพบได้ใน RNA ของไวรัส ตัวอย่างเช่น N ⁶ ,2-O-dimethyladenosine (m ⁶ A _m ) สามารถพบได้ในไวรัสไข้หวัดใหญ่และไวรัสเริมชนิดที่ 1แม้ว่าผลกระทบของเครื่องหมายนี้ต่อวงจรชีวิตของไวรัสเหล่านี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดก็ตามการอะเซทิเลชันของไซทิดีนบนRNA ของ HIV -1 ที่เกิดจาก NAT10 เพิ่งได้รับการรายงานเมื่อเร็ว ๆ นี้ ^{[ 45 ]}การดัดแปลงอีกอย่างหนึ่งที่พบได้ทั่วไปในโคโรนาไวรัสฟลาวิไวรัสและพ็อกซ์ไวรัส (ทั้งหมดเป็นไวรัสไซโตพลาสมิก) คือการเมทิลเลชัน 2'-O ของหมู่ไรโบส การเพิ่มเครื่องหมายนี้ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเมทิลทรานสเฟอเรสของไวรัส การเมทิลเลชัน 2'-O จะจับกับและยับยั้งตัวรับ Toll-like receptor 7 (TLR-7) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นการผลิต ไซโตไคน์ที่ก่อ ให้ เกิด การอักเสบยิ่งไปกว่านั้น การดัดแปลงนี้ทำให้ RNA ของไวรัสสามารถหลบเลี่ยงการกระทำต้านไวรัสของโปรตีน IFITซึ่งเป็นโปรตีนในกลุ่ม ที่ถูกเหนี่ยวนำโดย อินเตอร์เฟรอนซึ่งจำกัดการจำลองแบบของไวรัส^{[ 13 ]}

MODOMICS เป็นฐานข้อมูล ที่ครอบคลุม ซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับการดัดแปลง RNA MODOMICS ให้ข้อมูลต่อไปนี้: โครงสร้างทางเคมีของ RNA ที่ถูกดัดแปลง เส้นทางการดัดแปลง RNA ตำแหน่งของการดัดแปลงในลำดับ RNA เอนไซม์ที่รับผิดชอบต่อการดัดแปลง และ ข้อมูล โครมาโทกราฟีของเหลว/แมสสเปกโทรเมตรี (LC/MS) ของ RNA ที่ถูกดัดแปลง ณ เดือนพฤศจิกายน 2017 ฐานข้อมูลประกอบด้วยการดัดแปลง RNA ที่แตกต่างกัน 163 แบบ รวมถึงเอนไซม์และโคแฟคเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการดัดแปลง 340 ชนิด ฐานข้อมูลนี้จัดประเภทเส้นทางการดัดแปลง RNA ตามจุดเริ่มต้น ข้อมูล LC/MS มีประโยชน์มากในการกำหนดมวลจำเพาะของ RNA ที่ถูกดัดแปลง ซึ่งอำนวยความสะดวกในการระบุการดัดแปลง^{[ 46 ]}

ENCyclOpedia of Rna Epitranscriptome (ENCORE) เป็นเวอร์ชันที่ได้รับการอัปเกรดของRMBaseซึ่งเป็นแพลตฟอร์ม epitranscriptome ที่ครอบคลุมพร้อมซอฟต์แวร์และเครื่องมือใหม่หลายสิบรายการ เพื่อถอดรหัสรูปแบบการกระจาย โปรไฟล์เมตายีน กลไกการสร้างชีวภาพ หน้าที่ควบคุม อินเตอร์แอคโตม การอนุรักษ์เชิงวิวัฒนาการ และโปรตีนตัวอ่านใหม่ของการดัดแปลง RNA มากกว่า 70 ชนิด โดยการวิเคราะห์ข้อมูลการจัดลำดับความเร็วสูงหลายพันรายการ^{[ 47 ] [ 48 ]}

• เอพิเจเนติกส์
• การดัดแปลงอาร์เอ็นเอ
• การแก้ไขอาร์เอ็นเอ
• การจัดลำดับเอพิแทรนสคริปโตมิก
• ทรานสคริปโตมิกส์
• N1-เมทิลกัวโนซีน (m ¹ G)