12月13日，来自南华大学衡阳医学院、广东省农业科学院植物保护研究所、中山大学等单位的容益康教授、陈洁副研究员等在Science Advances上发表了题为“The Ptch/SPOUT1 methyltransferase deposits an m³U modification on 28S rRNA for normal ribosomal function in flies and humans”的研究论文，他们首次报道了一个SPOUT家族蛋白介导果蝇、小鼠和人的28S rRNA特定位点的m³U甲基化修饰，并对生物体的核糖体功能造成巨大影响。

 核糖体RNA（rRNA）是细胞中含量最多的RNA种类，也是种类和数量最多的修饰之一。rRNA上最丰富的修饰是糖基的2'-O和尿苷碱基的ψ。这些修饰可以调节RNA的稳定性、促进核糖体亚基或不同功能中心的相互作用、控制翻译效率和准确性。rRNA尿苷N³位上的甲基化（m³U）是自然界中研究最少的甲基化之一，其修饰蛋白和作用机理尚不清楚。

    该团队首先对具有潜在RNA修饰活性结构域的果蝇基因组进行了小规模的CRISPR/Cas9介导诱变，筛选鉴定出一个未知功能的RNA甲基转移酶, CG12128。该基因突变体卵巢中的卵泡皆处于卵子发生的早期阶段，根据其形态将CG12128命名为putao chuan（ptch），中文译为“葡萄串”。随后研究人员发现除了半致死性和雌性不育外，ptch突变体成虫还表现出典型的“Minute”表型，表明核糖体功能部分缺失，且该表型是由于ptch的甲基转移酶功能缺失所导致。

 为了解析ptch在rRNA上的甲基化修饰位点，研究人员通过RTL-P、引物延伸、RP-HPLC和LC-MS/MS 等实验共同证明了野生型果蝇28S rRNA PTC催化结构中U3485位点具有m³U甲基化修饰，而ptch突变体果蝇则缺少了该位点修饰。研究人员还发现除酵母外，小鼠与人类28S rRNA中对应位点均存在m³U甲基化修饰，表明该位点的m³U修饰可能是多细胞生物在进化过程中产生的。

为了进一步研究ptch对多肽合成效率的影响，研究人员使用了一种基于嘌呤霉素的方法（OPP）来检测果蝇不同组织中核糖体上新合成的多肽链。观察发现ptch致死型突变体中新合成的多肽链数量显著降低，表明PTC上的m³U甲基化缺失会影响体内多肽的合成从而对生物体的核糖体功能造成影响。

最后，研究人员利用重组蛋白建立了m³U体外甲基化的检测系统。发现在SAM底物的存在下，果蝇Ptch重组蛋白能够对ptch突变体的U3485位点进行m³U修饰;人类SPOUT1重组蛋白亦能催化果蝇ptch突变体的m³U修饰，表明酶的底物识别具有很强的保守性。为了进一步研究Ptch如何识别底物，研究人员还使用了不同长度的体外转录片段。长片段的rRNA基本模拟了果蝇体内的修饰结果，遗憾的是，更短的片段（<200 nt）却不能被Ptch重组蛋白所修饰。虽然研究人员还不能确定Ptch底物识别的最低要求，但为将来深入研究Ptch/SPOUT1的酶动力学铺平了道路。

    该位点上m³U的RNA甲基化修饰在细菌和真菌中并不存在，却在多细胞生物中进化保守，因此SPOUT1作为癌症治疗中一个独特的靶点被认为是人类最有药用价值的RNA甲基转移酶。该研究不仅丰富了稀有RNA甲基化修饰的理论基础，也为基于RNA修饰的疾病治疗策略提供了思路。

    广东省农业科学院植物保护研究所陈洁副研究员、南华大学白耀富博士、中山大学黄元泰博士和南华大学崔敏博士为论文共同第一作者，南华大学容益康教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金，广东省农业科学院科技创新战略专项基金等项目的资助和支持。

（原文链接：https:// DOI 10.1126/sciadv.adr1743）