分享的是一篇今年5月份发表在Cell上的文章，通讯作者是斯坦福大学糖化学生物学家Carolyn R. Bertozzi教授和她的博后Ryan A. Flynn。Bertozzi教授现阶段主要研究解码癌症糖萼，定向降解策略，粘膜组学，化学糖蛋白质组学，分枝杆菌糖科学和发现糖科学中的治疗机会等。Ryan A. Flynn现前往哈佛大学建立了自己的独立实验室，主要研究糖RNA的生物合成过程，运输机制和功能影响。在本文中，作者通过通过一系列生物化学方法，发现保守的非编码RNA含有唾液酸化多糖，并且存在于多种细胞类型和哺乳动物物种体内，大多数多糖修饰的RNA存在于细胞表面。

在传统上相邻的研究领域，RNA代表了另一种生物聚合物，是所有已知生命的核心。虽然RNA的构件被限制在四个碱基上，但转录后修饰（PTMs）可以极大地扩展RNA的化学多样性，目前已经发现了>100个PTMs。但迄今为止除了少数基于单糖的tRNA修饰，没有证据表明自然界中RNA和糖类之间有直接联系。

非天然糖代谢到细胞和动物RNA中

基于代谢物标记和生物正交化学的方法，发现Ac₄ManNAz能成功的标记到细胞和动物组织高度纯化的RNA中。

GlycoRNAs是一类小的，保守的非编码RNAs

作者利用长度依赖的RNA沉淀和结合硅胶柱，从小到大进行分离，发现GlycoRNA只与总RNA中一部分小RNA分离。为了鉴定glycoRNA的转录本，作者利用蔗糖梯度从标记的H9和HeLa细胞中分离出小RNA片段。作者发现尽管细胞类型不同，但是HeLa和H9细胞GlycoRNA的富集呈高度正相关，因此富集定义了193个RNA转录本为潜在的GlycoRNA。

作者发现在被修饰的RNA中有许多已知的和发挥关键作用的RNA，其中Y RNA家族最为显著。因此，作者通过CRISPR/Cas9敲除来验证Y5为GlycoRNA。与野生型细胞相比，Y5 KO细胞的标记信号量显著下降，与测序数据GlycoRNA信号减少一致，表明Y5是富集最多的。

GlycoRNA中唾液酸的标记和无标记检测

为了排除Ac₄ManNAz转入其他代谢途径的可能性，研究人员使用9Az-Sia（可直接转化为CMP-唾液酸）作为代谢标记，结果显示9Az-Sia和Ac₄ManNAz产生同样的缓慢迁移的RNA。

为了确定GlycoRNA是唾液酸化的，研究人员使用高效液相色谱荧光定量检测荧光探针1,2-diamino-4,5-methylenedioxybenzene(DMB，衍生化游离唾液酸)，在细胞的总RNA中进行标记，发现了动物中常见的两种唾液酸形式Neu5Ac和Neu5Gc。而当样品被VC-Sia或RNase处理时，则检测不到，进一步证实GlycoRNA被唾液酸修饰的。

通过对细胞不同糖基化抑制剂处理研究多糖合成机制对GlycoRNA合成的影响，发现抑制剂处理导致标记的GlycoRNA出现剂量依赖性损失。作者使用了糖苷酶进行处理，发现N-多糖消化酶处理会导致标记的部分丢失，而O-糖苷酶没有影响，参与标记的可能是N-多糖类型。

GlycoRNA位于细胞膜表面

利用核质分离等方法确定GlycoRNA在细胞中的定位，作者发现GlycoRNA主要位于细胞膜上。结合过氧化物酶催化近距离标记技术，利用凝集素作为细胞表面亲和力工具结合活细胞，检测RNA发现MAAⅡ（唾液酸）或WGA（N-多糖）染色时产生高分子量条带，而ConA（甘露糖）染色没有，并且信号是RNase敏感的，在用唾液酸酯酶处理RNA时，生物素信号进入凝胶孔出现定量的变化，但信号量没有减少，表明多糖特别是唾液酸有助于GlycoRNA的异常迁移。

Siglec受体和抗RNA抗体可以识别细胞表面的GlycoRNA

最后，作者通过利用特异性识别RNA双链的J2抗体流式检测细胞膜表面上的GlycoRNA；Siglec受体家族也能结合细胞上的GlycoRNA，表明了GlycoRNA是Siglec受体的直接配体。

综上，作者发现由典型内质网/高尔基体生物合成机制产生的唾液酸化N-多糖，会修饰特定的哺乳动物RNA，并且发现GlycoRNA存在于细胞表面。这些发现表明了在多种细胞类型和哺乳动物中存在RNA被多糖修饰的现象，指出了一个新的RNA糖生物学研究方向，为ＧlycoRNA的功能和化学结构的进一步研究奠定了基础。

文章作者：WCJ

原文引用：10.1016/j.cell.2021.04.023

责任编辑：ZXC

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.023