ペチュニアメッセンジャーRNAのN1-メチルアデノシンメチロム

The N1-methyladenosine methylome of petunia messenger RNA.

• Weiyuan Yang
• Jie Meng
• Juanxu Liu
• Beibei Ding
• Tao Tan
• Qian Wei
• Yixun Yu

抄録

N1-メチルアデノシンは、ワトソン-クリック塩基対をブロックして正電荷を導入するというユニークなタイプの塩基メチル化である。しかし、植物のmRNAにおけるこの修飾の豊富さ、動態、トポロジーについてはほとんど知られていません。本研究では、植物の成長・発達のモデル系であるペチュニア（Petunia hybrida）の様々な組織や異なる発達段階でのm1A mRNA修飾のダイナミックなパターンをドットブロッティングとLC-MS/MS解析により明らかにした。我々は、ペチュニアの mRNA における m1A のトランスクリプトームワイドなプロファイリングを、m1A mRNA 免疫沈降法とディープシーケンス法（m1A 特異的抗体を用いた m1A-seq）により行った。m1A-seq解析では、ペチュニアの花冠で発現している3231個の遺伝子に4993個のm1Aピークが確認された。エチレン処理は、ペチュニアのコロラの375および530のmRNA中の400および603のm1Aピークをそれぞれアップレギュレーションおよびダウンレギュレーションし、mRNA中の975および430のm1Aピークは、それぞれ空気およびエチレンで処理されたコロラでのみ検出された。ペチュニアtRNA特異的メチルトランスフェラーゼ61A（PhTRMT61A）をサイレンシングすると、in vivoおよびin vitroではmRNA中のm1Aレベルが減少した。また、PhTRMT61Aをサイレンシングすると葉の発育に異常が生じ、PhTRMT61Aタンパク質は核に局在していた。このように、mRNA中のm1Aは重要なエピトランスクリプトームマーカーであり、植物の成長・発生に関与していることが明らかになった。

N1-methyladenosine is a unique type of base methylation in that it blocks Watson-Crick base pairing and introduces a positive charge. m1A is prevalent in yeast and mammalian mRNA and plays a functional role. However, little is known about the abundance, dynamics and topology of this modification in plant mRNA. Dot blotting and LC-MS/MS analyses revealed a dynamic pattern of m1A mRNA modification in various tissues and at different developmental stages of petunia (Petunia hybrida), a model system for plant growth and development. We performed transcriptome-wide profiling of m1A in petunia mRNA by m1A mRNA immunoprecipitation followed by a deep-sequencing approach (m1A-seq using an m1A-specific antibody). m1A-seq analysis identified 4993 m1A peaks in 3231 genes expressed in petunia corollas; there were 251 m1A peaks in which adenine residues were partly replaced by thymine (T) and/or reverse transcription stopped at an adenine site. m1A was enriched in coding sequences, with single peaks located immediately after start codons. Ethylene treatment up- and downregulated 400 and 603 m1A peaks in 375 and 530 mRNAs in petunia corollas, respectively, and 975 and 430 m1A peaks in mRNA were only detected in corollas treated with air and ethylene, respectively. Silencing of petunia tRNA-specific methyltransferase 61A (PhTRMT61A) reduced the m1A level in mRNA in vivo and in vitro. In addition, PhTRMT61A silencing caused abnormal leaf development, and the PhTRMT61A protein was localized to the nucleus. Thus, m1A in mRNA is an important epitranscriptome marker and plays a role in plant growth and development.

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