15.7/Q1,顶刊炸裂!芝加哥大学 AI + 多组学破译 RNA 假尿苷修饰,颠覆转录组检测技术

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中文标题：酶介烷基化使得全转录组范围内的伪苷酸修饰能够识别

发表期刊：Nat Commun

发布时间：2026年3月

影响因子：15.7

假尿苷（Ψ）是最丰富的 RNA 修饰之一，调控 RNA 结构、翻译、稳定性等，与疾病及 mRNA 疫苗效能密切相关。现有检测方法存在灵敏度低、RNA 易降解、无富集、分辨率不足、无法细胞内标记等局限，亟需高效、精准、温和的转录组水平 Ψ 鉴定新技术。

1.筛选并改造古菌来源Mj1640 甲基转移酶，实现 Ψ 的 N1 位甲基化 / 炔基化特异性标记；

2.开发ELAP‑seq（酶促标记 + 富集下拉测序）技术流程；

3.结合 MALDI‑TOF、LC‑MS/MS、qPCR、RT‑stop、IGV 可视化验证；

4.在 HeLa、HEK293T 细胞开展转录组 Ψ 鉴定，结合 DKC1 敲低、IVT 对照、生信分析。

1

Mj1640 可特异性对 Ψ 进行甲基化 / 炔基化标记

Mj1640 能在温和条件下高效、特异地将甲基或炔丙基修饰到 RNA 中 Ψ 的 N1 位点，几乎不识别 U，且不依赖 RNA 二级结构。MALDI‑TOF 显示 5 分钟即可完成 > 90% 标记；LC‑MS/MS 证实对细胞总 RNA、polyA RNA 的 Ψ 标记效率达 33%–60%，炔基化约 25%–30%，且 RNA 保持完整、几乎无降解。该酶还可在人细胞内发挥功能，实现内源转录本 Ψ 标记，突破化学法无法胞内标记的瓶颈。

2

建立高信噪比的 ELAP‑seq 测序方法

ELAP‑seq 先将 RNA 片段化，用 Mj1640 进行炔基化标记，再通过点击化学连接生物素，经链霉亲和素磁珠富集含 Ψ 的片段，最后利用低 dNTP 引发 RT‑stop 实现单碱基分辨率。该方法对 Ψ‑RNA 富集倍数高达约 450 倍，背景极低；对 256 种 NNΨNN 序列检测显示，酶偏好 5′‑ΨU‑3′，但仍可标记绝大多数序列。方法重复性高（R²>0.98），显著提升信噪比、降低测序与计算成本。

3

ELAP‑seq 精准鉴定 rRNA 中已知 Ψ 位点

以 rRNA 为标准验证，ELAP‑seq 在 104 个已知 Ψ 位点中检出 72 个（灵敏度 69.2%），对偏好的 ΨU 序列检出率 100%（29/29）。通过特有的 RT‑stop 信号可区分 Ψ 与 Nm 等其他修饰，有效过滤假阳性。结果证明 ELAP‑seq 可稳定、单碱基分辨率识别真实 Ψ 位点，为 mRNA 层面分析提供可靠质控与方法学支撑。

4

人转录组中鉴定数千个高置信度 Ψ 新位点

在 HeLa 与 HEK293T 细胞中分别鉴定出5366和5741个候选 Ψ 位点，约 96% 位于 U 位点，假阳性极低。两种细胞共享约 46% 位点，多数为低丰度修饰。IVT 对照、DKC1 敲低实验、CMC‑RT‑qPCR 三重验证可靠，其中 17/20 位点得到验证，包括大量新位点。方法灵敏度显著优于现有技术，可检出低丰度、低表达基因中的 Ψ。

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揭示 Ψ 分布规律与功能关联

Ψ 主要富集于 CDS 和 3′UTR，倾向位于 RNA 松散配对区域；多数转录本仅携带 1 个 Ψ。功能富集显示 Ψ 与线粒体电子传递、氧化磷酸化、翻译、DNA 修复密切相关，提示其在能量代谢与细胞应激应答中关键作用。为理解 RNA 表观转录调控、疾病机制与 mRNA 疫苗优化提供新靶点。

本研究开发基于 Mj1640 酶促标记的 ELAP‑seq，实现温和、高特异、高富集、单碱基分辨率的转录组 Ψ 检测，可胞内标记并检出大量低丰度新位点。首次系统揭示人细胞 Ψ 分布、序列偏好与功能偏好，为 Ψ 研究提供革命性工具，推动 RNA 修饰生物学、疾病标志物与 mRNA 药物研发。