单分子纳米孔测序揭示人类核糖体中rRNA修饰的空间协同性

核糖体RNA含有高密度的表观转录组修饰，这些修饰对于实现准确翻译至关重要，其水平在不同细胞类型及疾病状态下存在差异。通常，rRNA修饰是在群体水平上进行定量的，因此，单个RNA分子上的修饰协调关系一直缺乏深入认识。在本研究中，基于修饰信息的单分子纳米孔测序能够检测单个转录本上rRNA修饰的共现，从而解析群体方法无法揭示的协调关系。研究者建立了一个分析框架，利用来自HEK293T细胞的人源rRNA作为测试数据集，将修饰共现与读段质量、假阳性、判定伪影、接近饱和效应以及总体修饰水平等混杂因素区分开来。将该方法应用于4种人源细胞系后发现，修饰共现通常并不能由共同的小核仁RNA（snoRNA）引导序列来解释；相反，协调修饰在局部区域内聚集，位于约100个核苷酸范围内，并在折叠核糖体中相距35–40埃。对于一对由共同引导序列介导的修饰，随着不同细胞系中该引导序列水平的降低，其协调程度反而升高，这可能表明在引导序列供应受限时，单个分子上的修饰呈现“全有或全无”的模式。此外，结果揭示了不同细胞之间rRNA在总体修饰水平上的异质性。最后，左氧氟沙星重塑了特定修饰位点及其局部共现网络，表明该方法能够揭示小分子对rRNA修饰网络的扰动。

核糖体RNA富含对准确翻译至关重要的表观转录组修饰，且这些修饰的水平在不同细胞类型及疾病状态下存在差异。通常，rRNA修饰采用整体样本进行定量，因此，单个RNA分子上的修饰协调关系一直缺乏深入认识。在本研究中，基于修饰信息的单分子纳米孔测序技术实现了对单个转录本上rRNA修饰共现的检测，解析出群体测量方法无法观察到的协调关系。研究者建立了一个分析框架，利用来自HEK293T细胞的人源rRNA作为测试数据集，将真正的共现与读段质量、假阳性、判定伪影、接近饱和以及全局修饰水平等混杂因素区分开来。将该方法应用于4种人源细胞系后发现，共现通常并不能由共同的小核仁RNA（snoRNA）引导序列来解释；相反，协调修饰呈局部聚集特征，位于约100个核苷酸的范围内，并在折叠核糖体中相距35–40埃。对于一对由同一引导序列介导的修饰位点，随着不同细胞系中该引导序列水平的降低，其协调程度反而升高，这可能表明在引导序列供应受限时，单个分子上的修饰呈现“全有或全无”的模式。此外，研究结果揭示了不同细胞之间rRNA整体修饰水平的异质性。最后，左氧氟沙星重塑了特定修饰位点及其局部共现网络，表明该方法能够揭示小分子对rRNA修饰网络的扰动。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.11.751006v1?rss=1

🏷️ 单分子纳米孔测序 rRNA修饰 修饰共现 核糖体 表观转录组 修饰网络