5-甲基胞苷（m⁵C）广泛分布于tRNA与rRNA上，具有稳定tRNA二级结构、影响反密码子环构象、维持rRNA翻译保真等功能。m⁵C可被双加氧酶氧化形成5-羟甲基胞苷（hm⁵C）和5-甲酰基胞苷（f⁵C）。f⁵C可以调节线粒体蛋白质的合成，缺乏f⁵C可能会导致特征性的线粒体疾病。为了更加精确地描绘这种氧化后修饰在细胞发育、分化、凋亡中的生物学功能，亟需发展针对f5C的原位标记反应和单碱基测序方法。然而这方面的研究亟待完善，原因之一在于f⁵C和其他胞苷如5-羧基胞苷（ca⁵C）、4-乙酰基胞苷（ac⁴C）同属缺电子修饰类型，在还原条件下都可以发生脱氨反应；而其醛基活性与结构上相似的5-甲酰基尿苷（f⁵U）相当，难以实现选择性标记。因此，对f⁵C的特异性转化反应仍是挑战性难题。 　  

　　在科技部、基金委和中国科学院的支持下，化学所分子识别与功能院重点实验室程靓团队与合作者在经典Wittig反应基础上发展了一种生物相容的光化学转化方法，不仅可以将f⁵C与结构上相似的f⁵U修饰区别开来，所构建的荧光结构7-氨基嘧啶[2,3-d]嘧啶-2(3H)-酮paC还具有明显的蓝色荧光信号，因此可用于细胞转录组RNA中f⁵C修饰的定量测定。进一步，他们利用标记产物paC与f⁵C具有不同的氢键给体/受体位点，发展了f⁵C的单碱基测序新方法paC-Seq，得到了两条不同序列的tRNA片段f⁵C修饰位点的单碱基分辨率图谱，该工作为细胞中RNA修饰进行原位标记并实现单碱基分辨率测定提供了一种简便的方法。相关研究成果近期发表于Angew. Chem. Int. Ed.2022,61, e202210652 (VIP Article)，第一作者为博士研究生金晓阳，通讯作者为化学所程靓研究员和中科院北京基因组研究所韩大力研究员。 

图. 基于光促Wittig反应的f⁵C RNA修饰标记/单碱基测序

分子识别与功能院重点实验室

2022年12月9日