表观遗传学是基因型和表型之间的桥梁。在动物细胞中，发生在蛋白质和RNA上的修饰是种类最多的两种。自20世纪50年代首次发现RNA修饰以来，至今已发现了超过170种RNA修饰^[1]。尽管如此，在过去几十年，由于研究技术的局限，科学家们把注意力主要放在了蛋白质修饰、DNA修饰等方面，这也促进了许多针对组蛋白修饰和DNA甲基化治疗的药物进入了临床试验阶段。近年来，针对RNA修饰的抗体、更灵敏的质谱等新技术及改进技术的发展，揭开了RNA修饰的神秘面纱；而且RNA修饰对基因表达的直接调控作用以及其作为治疗靶点的潜力，使得对RNA修饰的研究迎来了一波热潮。

各类不同RNA如核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）、转运RNA（transfer RNA，tRNA）、信使RNA（messenger RNA，mRNA）等中的不同位置（4种碱基、核糖）均存在RNA修饰，但RNA上的修饰数量和化学计量通常都较低^[2]。其中哺乳动物的mRNA上，最广泛存在的是N⁶-甲基腺苷（N⁶-methyladenosine，m⁶A）修饰，约25%的转录本中存在超过10 000个m⁶A修饰位点，约占所有RNA修饰的60%；其次是假尿嘧啶核苷（pseudouridine，Ψ）和5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，m⁵C）修饰，存在约100~1 000个修饰位点；再次是N¹-甲基腺苷（N¹-methyladenosine，m¹A）修饰，其修饰位点数量也较低，约是m⁶A修饰位点数的1/10；另外，虽然有部分实验检测到mRNA上存在N⁷-甲基鸟苷（N⁷-methylguanosine，m⁷G）、N⁴-乙酰胞嘧啶（N⁴-acetylcytidine，ac⁴C）和核糖甲基化（ribose methylations，Nm）修饰，但仍需要更加全面的证据。尽管如此，对RNA修饰功能的研究发现，任何RNA修饰的缺失均可引起一系列生物学过程的异常或疾病的发生。因此，即使RNA修饰的占比较低，但其重要性却不可低估。

表观遗传学修饰的特征之一是可逆性，催化表观遗传学修饰形成的酶（Writer）和擦除修饰的酶（Eraser）共同作用，使得它们在不同组织和生物学过程中动态变化。与其他表观遗传学修饰相似的是，RNA修饰通常由特异且高度保守的酶催化形成。① 甲基转移酶样蛋白3（methyltransferase like 3，METTL3）-甲基转移酶样蛋白14（methyltransferase like 14，METTL14）-肾母细胞瘤1关联蛋白（Wilms tumor 1 associated protein，WTAP）等形成复合体在mRNA的“（G/A）（m⁶A）C”保守序列上催化m⁶A形成^[3]。② 其他的RNA修饰在mRNA上的修饰位点与其在其他RNA（特别是tRNA）上的修饰位点相似，没有特异的针对mRNA的修饰序列^[2]，如假尿苷酸合酶7（pseudouridine synthase 7，PUS7）主要催化mRNA上的“UGUAG”序列处形成Ψ修饰，而该序列是典型的tRNA序列；NOL1/NOP2/SUN结构域家族成员2（NOL1/NOP2/SUN domain family member 2，NSUN2）介导具有tRNA样二级结构的mRNA形成m⁵C修饰；tRNAs甲基转移酶（tRNAs methyltransferase，TRMT）6/TRMT61A复合物对m¹A的催化需要类似于tRNA的茎环结构；N-乙酰转移酶10（N-acetyltransferase 10，NAT10）-含THUMP结构域的蛋白1（THUMP domain-containing protein 1，THUMPD1）复合体主要催化“CCG”序列处ac⁴C的形成，该序列也存在于所有已知的tRNA和rRNA中。③ 另外，m⁶A修饰倾向于发生在mRNA的终止密码子和3′非编码区域附近，而m⁵C修饰则偏向于5′ 和3′ 非编码区域附近，除此之外的RNA修饰在mRNA上并没有特别偏向特定区域。

虽然大部分RNA修饰的Writer已经陆续被发现，但是目前的研究显示，并不是所有的RNA修饰存在Eraser，仅有少部分RNA修饰可以被特定的酶去除，如肥胖基因相关蛋白（fat mass and obesity-associated protein，FTO）和alkB同源蛋白5（alkB homolog 5，ALKBH5）可以特异性地去除m⁶A，ALKBH1和ALKBH3催化m¹A的去除，10-11易位蛋白（ten-eleven translocation proteins，TETs）则可以去除m⁵C修饰，但如ψ、m⁷G、ac⁴C等RNA修饰的Eraser则尚未被发现，并且也需判断这些RNA修饰是否需要Eraser。尽管如此，RNA修饰仍然在不同组织或不同环境下呈现出动态变化的特点，如哺乳动物细胞在血清饥饿、过氧化氢处理或热休克时可引起ψ修饰水平变化，ac⁴C修饰水平受到细胞生长温度的调节，热休克和过氧化氢则可诱导m⁷G修饰水平增加。

RNA修饰在生物学过程或疾病中的作用主要体现在其几乎可以调控RNA代谢的每一个阶段，包括RNA的剪接、出核、稳定性、翻译等，继而调控胚胎发育或癌症等相关生物学过程中关键基因的表达。① m⁶A是目前研究较多的一个RNA修饰。通过与不同的m⁶A特异性结合蛋白（Reader）作用，m⁶A在不同组织或不同生物学过程中既可以促进也可以抑制基因表达，如YTH结构域家族（YTH domain family，YTHDF）与m⁶A结合后通常促进mRNA的出核、降解和翻译，而含YTH结构域蛋白质（YTH domain-containing protein，YTHDC）则主要促进m⁶A修饰mRNA的翻译；胰岛素样生长因子2 mRNA 结合蛋白2（insulin like growth factor 2 mRNA binding protein 2，IGF2BP）促进m⁶A修饰mRNA的稳定性。② m⁵C修饰的存在可以促进mRNA的运输和稳定性以及通过减少核糖体在mRNA上的附着，从而降低m⁵C修饰mRNA的翻译效率。③ mRNA上的ψ修饰除了促进剪接、稳定性和翻译外，还可将无义密码子转换为有义密码子，从而抑制mRNA翻译终止，这也可能是导致蛋白质多样性的新机制。④ m¹A和Nm在体外环境下均倾向于抑制mRNA的翻译。此外，由于其他RNA修饰具有较低的化学计量，导致关于其功能的研究仍有很多争议或尚未涉及之处；同时RNA修饰同样出现在tRNA和rRNA上，而后者的变化也导致了mRNA表达的变化。可见，RNA修饰的功能机制是个非常复杂的网络，仍然需要更加深入与全面的研究。

RNA修饰在癌症中发挥重要的作用^[4]。① m⁶A与肝癌、乳腺癌、结直肠癌、鼻咽癌等超过20种癌症息息相关。首先，虽然m⁶A在胚胎发育等过程中起到积极的促进作用，但在癌症中似乎是一把双刃剑，一些基因的m⁶A甲基化及另一部分基因的去甲基化均可以促进或抑制癌症的发展，如性别决定区Y框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）的m⁶A甲基化在结直肠癌中发挥促癌作用，而Bcl2/腺病毒E1B 19 kDa结合蛋白3（Bcl2/ adenovirus E1B 19 kDa interacting protein 3，BNIP3）的m⁶A去甲基化促进乳腺癌；其次，由于m⁶A具有庞大的Writer复合体，不同Writer介导的m⁶A修饰可以在同一个癌症中发挥不同的作用，如METTL3和METTL14分别介导的m⁶A在肝癌中发挥完全相反的作用。② 目前大部分研究显示，m⁵C更倾向于在各类癌症中发挥促癌作用，与m⁶A相似的是，不同Writer介导的m⁵C修饰在同一癌症中可发挥不同作用，如NSUN1介导的m⁵C在白血病中发挥促癌作用，而NSUN3和DNA甲基转移酶2（DNA-methyltransferase 2，DNMT2）介导的m⁵C则在白血病中起到抑癌作用。③ ψ修饰则在结直肠癌、肝癌等7类癌症中均发挥促癌作用。

RNA修饰的多样性及其在癌症中初步显示的重要作用，预示了癌症治疗中RNA表观遗传学时代的开始。目前已经报道了针对m⁶A去甲基化酶ALKBH5和FTO的几种特异性抑制剂，其中一种抑制剂已在临床前研究中验证了其对FTO的特异性和有效抑制^[5]；另外，由于一些RNA修饰的Writer与其他表观遗传学修饰的甲基转移酶具有共同的结构^[6]，如组蛋白赖氨酸甲基转移酶DOT1L与m⁶A甲基转移酶复合体METTL3-METTL14及m⁵C甲基转移酶NSUN2属于同一甲基转移酶家族，而DOT1L特异性抑制剂正在进行白血病治疗的临床试验。因此可以考虑将已知强效和特异的抑制剂做调整，从而靶向RNA修饰，同时这也提示了RNA修饰的编辑酶作为靶点开发药物的潜力。

近年来，对RNA修饰的研究不断刷新着科学家们对RNA修饰的认知。尽管如此，面对如此多样且复杂的RNA修饰，目前仍然是一知半解。RNA修饰发生在转录后也增加了转录组的复杂性。RNA修饰对RNA命运的调控使得基因被转录并不直接代表基因的高表达，而且转录组水平的升高也并不一定直接代表蛋白水平的升高。毋庸置疑，关于RNA修饰还有许多需要挖掘和填补的地方，但其生物学意义远超乎人们的想象。RNA修饰为各领域的研究提供了新的方向，也必将持续成为研究的热点。

重要声明

利益冲突声明：本研究中的全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们无相互竞争的利益。

作者贡献声明：曹潇月整理资料与撰写论文初稿；石毓君指导选题与修改文章。

表观遗传学是基因型和表型之间的桥梁。在动物细胞中，发生在蛋白质和RNA上的修饰是种类最多的两种。自20世纪50年代首次发现RNA修饰以来，至今已发现了超过170种RNA修饰^[1]。尽管如此，在过去几十年，由于研究技术的局限，科学家们把注意力主要放在了蛋白质修饰、DNA修饰等方面，这也促进了许多针对组蛋白修饰和DNA甲基化治疗的药物进入了临床试验阶段。近年来，针对RNA修饰的抗体、更灵敏的质谱等新技术及改进技术的发展，揭开了RNA修饰的神秘面纱；而且RNA修饰对基因表达的直接调控作用以及其作为治疗靶点的潜力，使得对RNA修饰的研究迎来了一波热潮。

各类不同RNA如核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）、转运RNA（transfer RNA，tRNA）、信使RNA（messenger RNA，mRNA）等中的不同位置（4种碱基、核糖）均存在RNA修饰，但RNA上的修饰数量和化学计量通常都较低^[2]。其中哺乳动物的mRNA上，最广泛存在的是N⁶-甲基腺苷（N⁶-methyladenosine，m⁶A）修饰，约25%的转录本中存在超过10 000个m⁶A修饰位点，约占所有RNA修饰的60%；其次是假尿嘧啶核苷（pseudouridine，Ψ）和5-甲基胞嘧啶（5-methylcytosine，m⁵C）修饰，存在约100~1 000个修饰位点；再次是N¹-甲基腺苷（N¹-methyladenosine，m¹A）修饰，其修饰位点数量也较低，约是m⁶A修饰位点数的1/10；另外，虽然有部分实验检测到mRNA上存在N⁷-甲基鸟苷（N⁷-methylguanosine，m⁷G）、N⁴-乙酰胞嘧啶（N⁴-acetylcytidine，ac⁴C）和核糖甲基化（ribose methylations，Nm）修饰，但仍需要更加全面的证据。尽管如此，对RNA修饰功能的研究发现，任何RNA修饰的缺失均可引起一系列生物学过程的异常或疾病的发生。因此，即使RNA修饰的占比较低，但其重要性却不可低估。

表观遗传学修饰的特征之一是可逆性，催化表观遗传学修饰形成的酶（Writer）和擦除修饰的酶（Eraser）共同作用，使得它们在不同组织和生物学过程中动态变化。与其他表观遗传学修饰相似的是，RNA修饰通常由特异且高度保守的酶催化形成。① 甲基转移酶样蛋白3（methyltransferase like 3，METTL3）-甲基转移酶样蛋白14（methyltransferase like 14，METTL14）-肾母细胞瘤1关联蛋白（Wilms tumor 1 associated protein，WTAP）等形成复合体在mRNA的“（G/A）（m⁶A）C”保守序列上催化m⁶A形成^[3]。② 其他的RNA修饰在mRNA上的修饰位点与其在其他RNA（特别是tRNA）上的修饰位点相似，没有特异的针对mRNA的修饰序列^[2]，如假尿苷酸合酶7（pseudouridine synthase 7，PUS7）主要催化mRNA上的“UGUAG”序列处形成Ψ修饰，而该序列是典型的tRNA序列；NOL1/NOP2/SUN结构域家族成员2（NOL1/NOP2/SUN domain family member 2，NSUN2）介导具有tRNA样二级结构的mRNA形成m⁵C修饰；tRNAs甲基转移酶（tRNAs methyltransferase，TRMT）6/TRMT61A复合物对m¹A的催化需要类似于tRNA的茎环结构；N-乙酰转移酶10（N-acetyltransferase 10，NAT10）-含THUMP结构域的蛋白1（THUMP domain-containing protein 1，THUMPD1）复合体主要催化“CCG”序列处ac⁴C的形成，该序列也存在于所有已知的tRNA和rRNA中。③ 另外，m⁶A修饰倾向于发生在mRNA的终止密码子和3′非编码区域附近，而m⁵C修饰则偏向于5′ 和3′ 非编码区域附近，除此之外的RNA修饰在mRNA上并没有特别偏向特定区域。

虽然大部分RNA修饰的Writer已经陆续被发现，但是目前的研究显示，并不是所有的RNA修饰存在Eraser，仅有少部分RNA修饰可以被特定的酶去除，如肥胖基因相关蛋白（fat mass and obesity-associated protein，FTO）和alkB同源蛋白5（alkB homolog 5，ALKBH5）可以特异性地去除m⁶A，ALKBH1和ALKBH3催化m¹A的去除，10-11易位蛋白（ten-eleven translocation proteins，TETs）则可以去除m⁵C修饰，但如ψ、m⁷G、ac⁴C等RNA修饰的Eraser则尚未被发现，并且也需判断这些RNA修饰是否需要Eraser。尽管如此，RNA修饰仍然在不同组织或不同环境下呈现出动态变化的特点，如哺乳动物细胞在血清饥饿、过氧化氢处理或热休克时可引起ψ修饰水平变化，ac⁴C修饰水平受到细胞生长温度的调节，热休克和过氧化氢则可诱导m⁷G修饰水平增加。

RNA修饰在生物学过程或疾病中的作用主要体现在其几乎可以调控RNA代谢的每一个阶段，包括RNA的剪接、出核、稳定性、翻译等，继而调控胚胎发育或癌症等相关生物学过程中关键基因的表达。① m⁶A是目前研究较多的一个RNA修饰。通过与不同的m⁶A特异性结合蛋白（Reader）作用，m⁶A在不同组织或不同生物学过程中既可以促进也可以抑制基因表达，如YTH结构域家族（YTH domain family，YTHDF）与m⁶A结合后通常促进mRNA的出核、降解和翻译，而含YTH结构域蛋白质（YTH domain-containing protein，YTHDC）则主要促进m⁶A修饰mRNA的翻译；胰岛素样生长因子2 mRNA 结合蛋白2（insulin like growth factor 2 mRNA binding protein 2，IGF2BP）促进m⁶A修饰mRNA的稳定性。② m⁵C修饰的存在可以促进mRNA的运输和稳定性以及通过减少核糖体在mRNA上的附着，从而降低m⁵C修饰mRNA的翻译效率。③ mRNA上的ψ修饰除了促进剪接、稳定性和翻译外，还可将无义密码子转换为有义密码子，从而抑制mRNA翻译终止，这也可能是导致蛋白质多样性的新机制。④ m¹A和Nm在体外环境下均倾向于抑制mRNA的翻译。此外，由于其他RNA修饰具有较低的化学计量，导致关于其功能的研究仍有很多争议或尚未涉及之处；同时RNA修饰同样出现在tRNA和rRNA上，而后者的变化也导致了mRNA表达的变化。可见，RNA修饰的功能机制是个非常复杂的网络，仍然需要更加深入与全面的研究。

RNA修饰在癌症中发挥重要的作用^[4]。① m⁶A与肝癌、乳腺癌、结直肠癌、鼻咽癌等超过20种癌症息息相关。首先，虽然m⁶A在胚胎发育等过程中起到积极的促进作用，但在癌症中似乎是一把双刃剑，一些基因的m⁶A甲基化及另一部分基因的去甲基化均可以促进或抑制癌症的发展，如性别决定区Y框蛋白2（sex determining region Y-box 2，SOX2）的m⁶A甲基化在结直肠癌中发挥促癌作用，而Bcl2/腺病毒E1B 19 kDa结合蛋白3（Bcl2/ adenovirus E1B 19 kDa interacting protein 3，BNIP3）的m⁶A去甲基化促进乳腺癌；其次，由于m⁶A具有庞大的Writer复合体，不同Writer介导的m⁶A修饰可以在同一个癌症中发挥不同的作用，如METTL3和METTL14分别介导的m⁶A在肝癌中发挥完全相反的作用。② 目前大部分研究显示，m⁵C更倾向于在各类癌症中发挥促癌作用，与m⁶A相似的是，不同Writer介导的m⁵C修饰在同一癌症中可发挥不同作用，如NSUN1介导的m⁵C在白血病中发挥促癌作用，而NSUN3和DNA甲基转移酶2（DNA-methyltransferase 2，DNMT2）介导的m⁵C则在白血病中起到抑癌作用。③ ψ修饰则在结直肠癌、肝癌等7类癌症中均发挥促癌作用。

RNA修饰的多样性及其在癌症中初步显示的重要作用，预示了癌症治疗中RNA表观遗传学时代的开始。目前已经报道了针对m⁶A去甲基化酶ALKBH5和FTO的几种特异性抑制剂，其中一种抑制剂已在临床前研究中验证了其对FTO的特异性和有效抑制^[5]；另外，由于一些RNA修饰的Writer与其他表观遗传学修饰的甲基转移酶具有共同的结构^[6]，如组蛋白赖氨酸甲基转移酶DOT1L与m⁶A甲基转移酶复合体METTL3-METTL14及m⁵C甲基转移酶NSUN2属于同一甲基转移酶家族，而DOT1L特异性抑制剂正在进行白血病治疗的临床试验。因此可以考虑将已知强效和特异的抑制剂做调整，从而靶向RNA修饰，同时这也提示了RNA修饰的编辑酶作为靶点开发药物的潜力。

近年来，对RNA修饰的研究不断刷新着科学家们对RNA修饰的认知。尽管如此，面对如此多样且复杂的RNA修饰，目前仍然是一知半解。RNA修饰发生在转录后也增加了转录组的复杂性。RNA修饰对RNA命运的调控使得基因被转录并不直接代表基因的高表达，而且转录组水平的升高也并不一定直接代表蛋白水平的升高。毋庸置疑，关于RNA修饰还有许多需要挖掘和填补的地方，但其生物学意义远超乎人们的想象。RNA修饰为各领域的研究提供了新的方向，也必将持续成为研究的热点。

重要声明

利益冲突声明：本研究中的全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们无相互竞争的利益。

作者贡献声明：曹潇月整理资料与撰写论文初稿；石毓君指导选题与修改文章。