核酸由什么组成

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• 1、核酸由什么组成
• 2、碱基互补规律的名词解释
• 3、有没有 RNA 甲基化测序的技术
• 4、生物化学王镜岩高教3版
• 5、m6A的前世今生

核酸由什么组成

答这是我给楼主查到的有关信息

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o(∩_∩)o

核酸的化学组成

核酸是生物体内的高分子化合物，包括dna和rna两大类。

一、元素组成

组成核酸的元素有c、h、o、n、p等，与蛋白质比较，其组成上有两个特点：一是核酸一般不含元素s，二是核酸中p元素的含量较多并且恒定，约占9～10%。因此，核酸定量测定的经典方法，是以测定p含量来代表核酸量。

二、化学组成与基本单位

核酸经水解可得到很多核苷酸，因此核苷酸是核酸的基本单位。核酸就是由很多单核苷酸聚合形成的多聚核苷酸。核苷酸可被水解产生核苷和磷酸，核苷还可再进一步水解，产生戊糖和含氮碱基(图15－1)。

图15－1核酸的组成

核苷酸中的碱基均为含氮杂环化合物，它们分别属于嘌呤衍生物和嘧啶衍生物。核苷酸中的嘌呤碱(purine)主要是鸟嘌呤(guanine,g)和腺嘌呤(adenine,a)，嘧啶碱(pyrimidine)主要是胞嘧啶(cytosine,c)、尿嘧啶(uracil,u)和胸腺嘧啶(thymine,t)。dna和rna都含有鸟嘌呤(g)、腺嘌呤(a)和胞嘧啶(c)；胸腺嘧啶(t)一般而言只存在于dna中，不存在于rna中；而尿嘧啶(u)只存在于rna中，不存在于dna中。它们的化学结构请参见图示。

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核酸中五种碱基中的酮基和氨基，均位于碱基环中氮原子的邻位，可以发生酮式一烯醇式或氨基亚氨基之间的结构互变。这种互变异构在基因的突变和生物的进化中具有重要作用。

有些核酸中还含有修饰碱基(modified

component)，(或稀有碱基，unusual

com

ponent)，这些碱基大多是在上述嘌呤或嘧啶碱的不同部位甲基化(methylation)或进行其它的化学修饰而形成的衍生物。一般这些碱基在核酸中的含量稀少，在各种类型核酸中的分布也不均一。dna中的修饰碱基主要见于噬菌体dna，如5-甲基胞嘧啶(m5c)，5-羟甲基胞嘧啶hm5c；rna中以trna含修饰碱基最多，如1-甲基腺嘌呤(m1a)，2，2一二甲基鸟嘌呤(m22g)和5，6-二氢尿嘧啶(dhu)等。

嘌呤和嘧啶环中含有共轭双键，对260nm左右波长的紫外光有较强的吸收。碱基的这一特性常被用来对碱基、核苷、核苷酸和核酸进行定性和定量分析。

核酸中的戊糖有核糖(ribose)和脱氧核糖(deoxyribose)两种，分别存在于核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸中。为了与碱基标号相区别，通常将戊糖的c原子编号都加上“′”，如c1′表示糖的第一位碳原子。

戊糖与嘧啶或嘌呤碱以糖苷键连接就称为核苷，通常是戊糖的c1′与嘧啶碱的n1或嘌呤碱的n9相连接。

核苷中戊糖的羟基与磷酸以磷酸酯键连接而成为核苷酸。生物体内的核苷酸大多数是核糖或脱氧核糖的c5′上羟基被磷酸酯化，形成5′核苷酸。核苷酸在5′进一步磷酸化即生成二磷酸核苷和三磷酸核苷。以核糖腺苷酸为例，除amp外，还有二磷酸腺苷(adp，adenosine

5′－diphosphate)和三磷酸腺苷(atp，adenosine

5′-triphosphate)两种形式。核苷酸的二磷酸酯和三磷酸酯多为核苷酸有关代谢的中间产物或者酶活性和代谢的调节物质，以及作为核苷酸有关代谢的中间产物或者酶活性和代谢的调节物质，以及作为生理储能和供能的重要形式。

核苷酸还有环化的形式。它们主要是3′，5′－环化腺苷酸(camp,adenosine

3′,5′－cyclicmonophosphate)和3′，5′－环化鸟苷酸(cgmp,guanosine

3′，5′－cyclic

monophosphate)，化学结构如下。环化核苷酸在细胞内代谢的调节和跨细胞膜信号中起着十分重要的作用。

碱基互补规律的名词解释

答互补碱基，碱基间的一一对应的关系叫做碱基互补配对原则就是Adenine（A，腺嘌呤）一定与Thymine（T，胸腺嘧啶）配对，Guanine（G，鸟嘌呤）一定与Cytosine（C，胞嘧啶）配对，反之亦然。

碱基指嘌呤和嘧啶的衍生物，是核酸、核苷、核苷酸的成分。DNA和RNA的主要碱基略有不同，其重要区别是：胸腺嘧啶是DNA的主要嘧啶碱，在RNA中极少见；相反，尿嘧啶是RNA的主要嘧啶碱，在DNA中则是稀有的。

在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配对必须遵循一定的规律，这就是Adenine（A，腺嘌呤）一定与Thymine（T，胸腺嘧啶）配对，Guanine（G，鸟嘌呤）一定与Cytosine（C，胞嘧啶）配对，反之亦然。碱基间的这种一一对应的关系叫做碱基互补配对原则。

扩展资料：

根据碱基互补配对的原则，一条链上的A一定等于互补链上的T；一条链上的G一定等于互补链上的C，反之如此。因此，可推知多条用于碱基计算的规律。

规律一：在一个双链DNA分子中，A=T、G=C。即：A+G=T+C或A+C=T+G。也就是说，嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数，各占全部碱基总数的50%。

规律二：在双链DNA分子中，两个互补配对的碱基之和的比值与该DNA分子中每一单链中这一比值相等。（A1+A2+T1+T2）/(G1+G2+C1+C2）=(A1+T1）/(G1+C1）=(A2+T2）/(G2+C2）

规律三：DNA分子一条链中，两个不互补配对的碱基之和的比值等于另一互补链中这一比值的倒数，即DNA分子一条链中 的比值等于其互补链中这一比值的倒数。（A1+G1）/(T1+C1）=(T2+C2）/(A2+G2）

有些核酸中含有修饰碱基（或稀有碱基），这些碱基大多是在上述嘌呤或嘧啶碱的不同部位甲基化（methylation）或进行其它的化学修饰而形成的衍生物。

例如有些DNA分子中含有5-甲基胞嘧啶（m5C），5-羟甲基胞嘧啶（hm5C）。某些RNA分子中含有1-甲基腺嘌呤（m1A）、2，2-二甲基鸟嘌呤（m22G）和5，6-二氢尿嘧啶（DHU）等。

在DNA转录成RNA时，有两种方法根据碱基互补配对原则判断：

1）将模板链根据原则得出一条链，再将得出的链中的T改为U（尿嘧啶）即可；

2）将非模板链的T改为U即可。

如：DNA：ATCGAATCG(将此为非模板链)TAGCTTAGC（将此为模板链)转录出的mRNA：AUCGAAUCG(可看出只是将非模板链的T改为U，所以模板链又叫无义链。这也是中心法则和碱基互补配对原则的体现。）

参考资料来源：百度百科——互补碱基

有没有 RNA 甲基化测序的技术

答4%；测序覆盖度是反映测序随机性的指标之一，则可覆盖基因组的约99测序覆盖度。当深度达到5X时：基因组被测序得到的碱基覆盖的比例；测序序深度与覆盖度之间的关系可以过Lander-WatermanModel（1988）来确定

生物化学王镜岩高教3版

答（1）用专一性的DNA酶和RNA酶分别对两者进行水解。（2分）

（2） 用碱水解。RNA能够被水解，而DNA不被水解。（2分）

（3）进行颜色反应。二苯胺试剂可以使DNA变成蓝色；苔黑酚（地衣酚）试剂能使RNA变成绿色。（2分）

（4） 用酸水解后，进行单核苷酸分析（层析法或电泳法），含有U的是RNA，含有T的是DNA。（2分）

（5）DNA溶于苯酚而RNA不溶,故可用苯酚来沉淀（2分）

m6A的前世今生

答近年来，m6A RNA修饰的研究已成为当今生命科学领域最前沿最热门的研究方向之一，不断有CNS的文章问世，国自然资助的项目数量也逐年上升。

m6A是什么，m6A调控因子、m6A检测方法有哪些，m6A在人类疾病中扮演哪些作用。本文将做一简明阐述。

N6-methyladenosine也叫m6A，是一种广泛存在于mRNA上的碱基修饰行为，mRNA的内部修饰则用于维持mRNA的稳定性。

mRNA最常见的内部修饰包括了N6-腺苷酸甲基化（m6A）、N1-腺苷酸甲基化（m1A）、胞嘧啶羟基化（m5C）等。N6-甲基腺嘌呤(m6A)在 mRNA 内部修饰碱基中所占比例最大，主要分布在 G(m6A)C (70%)或者A(m6A)C (30%)保守序列中。

早在20世纪70年代，Desrosiers. R等在人哺乳动物细胞的 mRNA 中发现了m6A的存在，但m6A的功能以及作用机制却一直鲜有研究。

直到 2011 年，芝加哥大学何川教授团队在 *Nat Chem Biol *发表文章“N6-methyladenosine in nuclear RNA is a major substrate of the obesity-associated FTO”，揭示m6A的可逆化修饰，使 m6A 的研究重新热门起来。

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图1 RNA常见的碱基修饰行为</figcaption>

从图2中我们可以看到，这是一个已经发生甲基化的核糖核苷酸，确切地说叫N6-methyladenosine。

一共分为2个大的结构，左下角的是五碳糖，图2中a框部分也就是五碳糖的第二位C处的羟基发生脱氧就会变成脱氧核糖核苷酸（从RNA变成DNA）。图2中c框部分标注的，也就是第四位的C处通常会带有磷酸基。图2中b框部分通常就是我们所说的含氮碱基。

这里特指腺苷酸（A），当腺苷酸的第六位N处发生甲基化时，就是我们所说的m6A。

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<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图2 N6-甲基化腺苷酸结构示意图</figcaption>

m6A这种甲基化修饰是可逆化的，调控因子包括甲基化转移酶、去甲基化酶和甲基化阅读蛋白等。

甲基化转移酶包括METTL3/14、WTAP和KIAA1429等，主要作用是催化mRNA上腺苷酸发生m6A修饰。

而去甲基化酶包括FTO和ALKHB5等，作用是对已发生m6A修饰的碱基进行去甲基化修饰。阅读蛋白主要功能是识别发生m6A修饰的碱基，从而激活下游的调控通路如RNA降解、miRNA加工等。

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图3 参与m6A的酶类</figcaption>

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图4 m6A调控</figcaption>

甲基化转移酶（methyltransferase）也称为Writers，能够让mRNA上的碱基发生m6A甲基化修饰。METTL3、METTL14、WTAP和KIAA1492都属于m6A甲基化转移酶的核心蛋白。这些蛋白会形成复合物（complex），共同行使催化功能。

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图5 METTL3、METTL14及其复合物结构</figcaption>

m6A去甲基化酶主要包括FTO和ALKBH5等。FTO蛋白全称Fat mass and obesity-associated protein，属于Alkb蛋白家族中的一员并且与肥胖相关。

2011年，芝加哥大学何川教授团队首次证实， FTO蛋白是一种重要的去甲基化酶。ALKBH5是另一种重要的去甲基化酶，对细胞核中的mRNA进行去甲基化修饰。在细胞系中敲低ALKBH5后，mRNA上m6A修饰水平显著上升。

发生m6A修饰的mRNA想要行使特定的生物学功能，需要甲基化阅读蛋白，也称为reader。阅读蛋白主要包括YTH结构域的蛋白、核不均一核糖蛋白（hnRNP）以及真核起始因子（eIF）等。这些阅读蛋白的功能主要包括特异性结合m6A甲基化区域，削弱与RNA结合蛋白同源结合以及改变RNA二级结构从而改变蛋白与RNA的互作。

目前检测m6A所用的技术手段包括高通量测序、比色法以及液相色谱质谱联用（LC-MS），常用的方法主要包括MeRIP-seq、miCLIP-seq、LC-MS/MS以及比色法。 其中LC-MS/MS和比色法能够检测mRNA整体的m6A水平，而MeRIP-seq和miCLIP-seq属于高通量测序手段。

LC-MS/MS在液相质谱的基础上采用串联质谱，获得分子离子峰和碎片离子峰，对碱基同时进行定性和定量分析。

LC-MS/MS法第一步 使用TRIzol提取完总 RNA后，可以用oligodT磁珠或者rRNA去除试剂盒获得包括mRNA、lncRNA等在内的RNA。

第二步 使用核酸酶P1（Nuclease P1）将RNA消化成单个碱基。

第三步 加入碱性磷酸酶和碳酸氢铵后孵育数小时，将样本注射入液相色谱仪，计算各个碱基的含量。

第四步 进入质谱串联分析，单个核糖核苷酸会被打断成五碳糖和嘧啶或嘌呤。 最后 根据m6A和总腺嘌呤的比例就能算出m6A在mRNA上整体的甲基化程度。

LC-MS/MS为最早检测m6A的方法，操作较为繁琐。相对于LC-MS/MS较为繁琐的操作，比色法更为简便。研究人员既可以提取total RNA，也可以利用oligodT磁珠富集mRNA。

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图6 m6A检测方法 （A）LC-MS/MS法；（B）比色法。</figcaption>

2012年之前，全基因组或全转录组水平上鉴定m6A修饰的研究领域是一片空白。

2012年Meyer K. D发表于 Cell 上的论文“Comprehensive analysis of mRNA methylation reveals enrichment in 3' UTRs and near stop codons”和Dominissini D发表于 Nature 上的论文“Topology of the human and mouse m6A RNA methylomes revealed by m6A-seq”第一次从转录水平上，大范围、高通量地鉴定了人和小鼠m6A的甲基化水平。

这种方法被称为MeRIP-seq或m6A-seq。

MeRIP-seq操作 第一步先对mRNA进行片段化，接下来使用带有m6A抗体的免疫磁珠对发生m6A甲基化的mRNA片段进行富集，然后将富集到的mRNA片段纯化后构建高通量测序文库进行上机测序。另外需要单独构建一个普通的转录组文库作为对照。最后将2个测序文库放在一起进行生物信息学分析，得到m6A甲基化程度较高的区域（m6A peak）。

这种方法优点是方便快捷成本低廉，可以对发生高甲基化的mRNA区域进行一个定性分析。但是MeRIP-seq只能鉴定m6A高甲基化的区域，并不能做到单碱基的分辨率。

2015年，Bastian Linder等发表在 Nature Methods 的文章“Single-nucleotide-resolution mapping of m6A and m6Am throughout the transcriptome”，第一次从单碱基的水平测定m6A。

这种技术被称为miCLIP-seq。

miCLIP-seq操作第一步对富集完的mRNA进行片段化。

第二步，使用带有m6A抗体免疫磁珠与带有m6A的mRNA片段进行结合。

第三步，使用紫外交联进行免疫共沉淀后，在mRNA片段的3’端连上接头序列，在5’端加上P32放射性标记后进行移膜。

第四步，根据放射性标记进行切膜回收后，对mRNA片段进行反转录和纯化回收。

第五步，对反转录组的cDNA进行环化。

第六步，对环化的cDNA进行复线性化，然后构建测序文库上机测序。

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图7 高通量测序检测m6A （A）MeRIP-seq；（B）miCLIP-seq</figcaption>

1. 肿瘤

2020年3月发表于 Cancer Cell 上的综述性文章“m6A Modification in Coding and Non-coding RNAs: Roles and Therapeutic Implications in Cancer”，文章指出，m6A相关修饰酶在肿瘤中的变化不尽相同，环境改变和位点突变均可导致m6A状态的改变，同时m6A参与一些肿瘤靶向治疗基因的调控。

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图8 m6A相关修饰酶在肿瘤中的变化</figcaption>

2. 病毒感染

2020年2月发表于 Nature Microbiology 上的文章“N6-methyladenosine modification enables viral RNA to escape recognition by RNA sensor RIG-I”，文章指出，人类偏肺病毒（HMPV）在其RNA中获得m6A，可以模仿正常细胞的RNA，躲避免疫系统的检测。

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图9 病毒中m6A的作用</figcaption>

3. 神经脱髓鞘改变

2020年1月发表于 Neuron 上的文章“m6A mRNA Methylation Is Essential for Oligodendrocyte Maturation and CNS Myelination”，文章指出，m6A去甲基化酶METTL14的减少会导致少突胶质细胞的减少及中枢神经的脱髓鞘改变，提示m6A在神经细胞的发育中起着重要的调节作用。

<figcaption style="margin-top: calc(0.666667em); padding: 0px 1em; font-size: 0.9em; line-height: 1.5; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153);">图10 m6A对神经系统发育的调控。</figcaption>

m6A的研究热点不断升级，今后会有更多的高分文章出现，关联的疾病也会越来越多。

但是，m6A的检测方法较为繁琐，所需费用也比较高，限制的m6A的研究进展以及临床应用，发展快速简便经济的检测方法是今后m6A检测技术的发展方向。

同时在研究层面，m6A作为十分重要的 RNA 表观遗传学修饰，如何与 DNA、组蛋白表观遗传学协同作用调控基因表达，也需要进一步深入探索。

参考文献

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