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Methylation Modifications in Eukaryotic Messenger RNA

Journal of Genetics and Genomics 2014年第1期41卷 21-33页

作者： Jun Liu Guifang Jia Synthetic and Functional Biomolecules Center Beijing National Laboratory for Molecular Sciences Department of Chemical BiologyCollege of Chemistry and Molecular Engineering Peking University

RNA methylation modifications have been found for decades of years, which occur at different RNA types of numerous species, and their distribution is species-specific. However, people rarely know their biological functions. There are several identified methylation modifications in eukaryotic messenger RNA （mRNA）, such as NT-methylguanosine （mVG） at the cap, Nr-methyl-2＇-O-methyladenosine （m6Am）, 2＇-O-methylation （Nm） within the cap and the internal positions, and internal N6-methyladenosine （m6A） and 5-methylcytosine （mSC）. Among them, mTG cap was studied more clearly and found to have vital roles in several important mRNA processes like mRNA translation, stability and nuclear export, m6A as the most abundant modification in mRNA was found in the 1970s and has been proposed to function in mRNA splicing, translation, stability, transport and so on. mrA has been discovered as the first RNA reversible modification which is demethylated directly by human fat mass and obesity associated protein （FRO） and its homolog protein, alkylation repair ho- molog 5 （ALKBH5）. b-TO has a special demethylation mechanism that demethylases m6A to A through two over-oxidative intermediate states： N6-hydroxymethyladenosine （hm6A） and Nr-formyladenosine （frA）. The two newly discovered m6A demethylases, bTO and ALKBH5, significantly control energy homeostasis and spermatogenesis, respectively, indicating that the dynamic and reversible mrA, analogous to DNA and histone modifications, plays broad roles in biological kingdoms and brings us an emerging field ＂RNA Epige- netics＂. 5-methylcytosine （5mC） as an epigenetic mark in DNA has been studied widely, but mSC in mRNA is seldom explored. The bisulfide sequencing showed mSC is another abundant modification in mRNA, suggesting that it might be another RNA epigenetic mark. This review focuses on the main methylation modifications in mRNA to describe their formation, distribution, function and demethylation from the current knowledge and to provide future 19erspectives on functional studies.

关键词： RNA methylation N7-methylguanosine （m7G） N6-methyladenosine （m6A） 5-methylcytosine （mSC）

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New Edges of RNA Adenosine Methylation Modifications

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Genomics, Proteomics & Bioinformatics 2016年第3期14卷 172-175页

作者： Ye Wang Guifang Jia Synthetic and Functional Biomolecules Center Beijing National Laboratory for Molecular SciencesKey Laboratory of Bioorganic Chemistry and Molecular Engineering of Ministry of EducationCollege of Chemistry and Molecular EngineeringPeking University

Recently an article published in Molecular Cell reveals the mechanism of a nuclear N6-methyladenosine（m^6A）reader,the YTH domain-containing protein 1（YTHDC1）,in regulating pre-m RNA splicing[1].Meanwhile,two addit... 详细信息

关键词： RNA Adenosine Methylation splicing regulating sequencing adenosine untreated Nature ribosome

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Applying high-performance computing in drug discovery and molecular simulation

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National Science Review 2016年第1期3卷 49-63页

作者： Tingting Liu Dong Lu Hao Zhang Mingyue Zheng Huaiyu Yang Yechun Xu Cheng Luo Weiliang Zhu Kunqian Yu Hualiang Jiang State Key Laboratory of Drug Research Shanghai Institute of Materia MedicaChinese Academy of Sciences

In recent decades, high-performance computing(HPC) technologies and supercomputers in China have significantly advanced, resulting in remarkable achievements. Computational drug discovery and design,which is based on HPC and combines pharmaceutical chemistry and computational biology, has become a critical approach in drug research and development and is financially supported by the Chinese government. This approach has yielded a series of new algorithms in drug design, as well as new software and databases. This review mainly focuses on the application of HPC to the fields of drug discovery and molecular simulation at the Chinese Academy of Sciences, including virtual drug screening, molecular dynamics simulation, and protein folding. In addition, the potential future application of HPC in precision medicine is briefly discussed.

关键词： high-performance computing computational drug discovery and design virtual screening molecular dynamics simulation protein folding

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RNA表观遗传修饰：N＾6-甲基腺嘌呤

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遗传 2016年第4期38卷 275-288页

作者：张笑贾桂芳北京大学合成与功能生物分子中心北京分子科学国家实验室(筹)生物有机与分子工程教育部重点实验室北京大学化学与分子工程学院化学生物学系北京100871

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物信使RNA(Messenger RNA,m RNA)上含量最多的化学修饰之一。类似于DNA和组蛋白化学修饰,m6A修饰也同样是动态可逆的,可在时间和空间上被甲基转移酶和去甲基酶调控。哺乳动物体内m6A甲基... 详细信息

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物信使RNA(Messenger RNA,m RNA)上含量最多的化学修饰之一。类似于DNA和组蛋白化学修饰,m6A修饰也同样是动态可逆的,可在时间和空间上被甲基转移酶和去甲基酶调控。哺乳动物体内m6A甲基转移酶复合物中有一部分成分已被解析,主要有METTL3(Methyltransferase-like protein 3)、METTL14(Methyltransferase-like protein 14)和WTAP(Wilms tumor 1-associating protein)。m6A去甲基酶肥胖蛋白FTO(Fat mass and obesity associated protein)和ALKBH5(Alk B homolog 5)依赖α-酮戊二酸(α-Ketoglutaric acid,α-KG)和Fe(Ⅱ)对m6A进行氧化去甲基化反应。m6A在生物体内由m6A结合蛋白识别,并介导其行使功能。目前发现的m6A结合蛋白有YTH结构域蛋白YTHDF1(YTH domain-containing family protein 1)、YTHDF2(YTH domain-containing family protein 2)、YTHDC1(YTH domain-containing protein1)和核内HNRNPA2B1(Heterogeneous nuclear ribonucleoproteins A2B1)。本文综述了m6A的分布和相关蛋白介导的m6A功能研究,以期全面理解m6A这一RNA表观遗传新修饰在生命进程中的重要调控作用。

关键词： N^6-甲基腺嘌呤(m^6A) RNA化学修饰 RNA表观遗传学甲基转移酶去甲基酶 m^6A识别蛋白

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Artificial intelligence in drug design

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Science China(Life Sciences) 2018年第10期61卷 1191-1204页

作者： Feisheng Zhong Jing Xing Xutong Li Xiaohong Liu Zunyun Fu Zhaoping Xiong Dong Lu Xiaolong Wu Jihui Zhao Xiaoqin Tan Fei Li Xiaomin Luo Zhaojun Li Kaixian Chen Mingyue Zheng Hualiang Jiang Drug Discovery and Design Center State Key Laboratory of Drug Research Shanghai Institute of Materia Medica Chinese Academy of SciencesShanghai 201203China School of Pharmacy University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049 China School of Life Science and Technology ShanghaiTech UniversityShanghai 200031 China Department of Chemistry College of Sciences Shanghai UniversityShanghai 200444 China School of Information Management Dezhou UniversityDezhou 253023 China

Thanks to the fast improvement of the computing power and the rapid development of the computational chemistry and biology,the computer-aided drug design techniques have been successfully applied in almost every stage of the drug discovery and development pipeline to speed up the process of research and reduce the cost and risk related to preclinical and clinical trials.Owing to the development of machine learning theory and the accumulation of pharmacological data, the artificial intelligence(AI) technology, as a powerful data mining tool, has cut a figure in various fields of the drug design, such as virtual screening,activity scoring, quantitative structure-activity relationship(QSAR) analysis, de novo drug design, and in silico evaluation of absorption, distribution, metabolism, excretion and toxicity(ADME/T) properties. Although it is still challenging to provide a physical explanation of the AI-based models, it indeed has been acting as a great power to help manipulating the drug discovery through the versatile frameworks. Recently, due to the strong generalization ability and powerful feature extraction capability,deep learning methods have been employed in predicting the molecular properties as well as generating the desired molecules,which will further promote the application of AI technologies in the field of drug design.

关键词：人工智能设计机器学习理论计算化学归纳能力电脑辅助物理解释特征抽取

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RNA修饰的生物学功能

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生命科学 2018年第4期30卷 414-423页

作者：段洪超张弛贾桂芳北京大学合成与功能生物分子中心北京分子科学国家研究中心生物有机与分子工程教育部重点实验室北京大学化学与分子工程学院化学生物学系北京100871

上百种RNA修饰已经被发现,广泛分布于转运RNA(t RNA)、信使RNA(m RNA)、核糖体RNA(r RNA)及其他非编码RNA中。m RNA和t RNA上的一些RNA修饰被发现可逆动态调控且具有重要的生物学功能,如表观转录组修饰N^6-甲基腺嘌呤(m^6A)可以被甲基... 详细信息

上百种RNA修饰已经被发现,广泛分布于转运RNA(t RNA)、信使RNA(m RNA)、核糖体RNA(r RNA)及其他非编码RNA中。m RNA和t RNA上的一些RNA修饰被发现可逆动态调控且具有重要的生物学功能,如表观转录组修饰N^6-甲基腺嘌呤(m^6A)可以被甲基转移酶"写"、去甲基酶"擦除"及结合蛋白"读"。m^6A通过m^6A结合蛋白调控RNA加工代谢过程,从而传递m^6A对下游生理病理调控效应。该文拟从不同类型RNA出发,综述RNA修饰在m RNA、t RNA及其他RNA的代谢加工过程和相关功能中的调控作用,以及由此所影响的生理病理调控效应。

关键词： RNA修饰表观转录组 RNA甲基转移酶 RNA去甲基酶 RNA修饰结合蛋白

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数据到知识的沉淀——以信息化的手段驱动药物研发的新一轮创新

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科研信息化技术与应用 2016年第1期7卷 44-52页

作者：刘婷婷于坤千中国科学院上海药物研究所上海201203 中国科学院大学北京100049

计算机药物设计是高性能计算应用的一个重要领域。本文针对药物设计领域,简要介绍了以信息化的手段驱动药物研发的新一轮创新,并作为案例,介绍了中国科学院上海药物所的"新药研发集成化平台",该平台将信息情报系统、GRP实验管理系统、GL... 详细信息

计算机药物设计是高性能计算应用的一个重要领域。本文针对药物设计领域,简要介绍了以信息化的手段驱动药物研发的新一轮创新,并作为案例,介绍了中国科学院上海药物所的"新药研发集成化平台",该平台将信息情报系统、GRP实验管理系统、GLP新药申报系统、和新药研发标准化流程管理系统进行整合,形成的新药研发信息管理支持平台,具有显著的技术集成创新性,可以从整体上提高药物研发的进度和质量。

关键词：药物研发信息学信息管理平台

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数据到知识的沉淀——以信息化的手段驱动药物研发的新一轮创新

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数据与计算发展前沿 2016年第1期 44-52页

作者：刘婷婷于坤千中国科学院上海药物研究所中国科学院大学

关键词：药物研发信息学信息管理平台

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