2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——RNA修飾與疾病關(guān)系的研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題5分，共20分）1.RNA甲基化2.m6A3.RNA去甲基化4.亞精胺修飾（Pyrroline-5-carboxylatemodification）二、簡答題（每題10分，共40分）1.簡述m6A修飾在mRNA穩(wěn)定性調(diào)控中的兩種主要作用機制。2.tRNA上存在哪些常見的修飾？簡述其中一種修飾對tRNA功能的重要性。3.簡述研究RNA修飾體內(nèi)分布的兩種主流測序技術(shù)及其基本原理。4.為什么說RNA修飾的“寫入”、“讀取”和“擦除”酶對于維持細胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要？三、論述題（每題15分，共45分）1.詳細論述m6A修飾如何通過影響RNA結(jié)合蛋白（RBP）的功能來調(diào)控翻譯過程。2.以癌癥為例，論述RNA修飾（如m6A）異常如何影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展，并提及至少兩種基于RNA修飾的診斷或治療策略。3.比較RNA修飾與DNA/RNA甲基化在表觀遺傳調(diào)控方面的異同，并舉例說明RNA修飾在特定生物學(xué)過程中（如神經(jīng)發(fā)育或應(yīng)激反應(yīng)）的作用。試卷答案一、名詞解釋1.RNA甲基化：RNA堿基（主要是腺嘌呤）發(fā)生核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化的甲基化反應(yīng)，形成N-甲基腺苷（m1A）、O-甲基化（如m5C,m7G）等修飾，是普遍存在的RNA表觀遺傳修飾之一。**解析思路：*定義要包含修飾類型（堿基修飾）、酶（核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化）、底物（主要是腺嘌呤）、產(chǎn)物（如m1A,m5C,m7G等具體例子）以及修飾性質(zhì)（表觀遺傳、普遍存在）。2.m6A：腺苷第六位核糖環(huán)的N-甲基化修飾（N6-methyladenosine），是哺乳動物mRNA中最豐富的內(nèi)部修飾，廣泛分布于各類RNA中。**解析思路：*定義要明確修飾位點（腺苷第六位N）、修飾類型（甲基化）、英文縮寫（m6A）、豐度（最豐富）、分布范圍（mRNA,tRNA,rRNA,lncRNA等）。3.RNA去甲基化：通過特定的去甲基化酶（如FTO,ALKBH5家族成員）識別并結(jié)合RNA上的甲基化修飾（主要是m6A），將其去除的過程，是調(diào)控RNA修飾水平的重要機制。**解析思路：*定義要包含過程（去除）、酶（去甲基化酶）、底物（RNA上的甲基化修飾，重點是m6A）、酶家族（FTO,ALKBH5），以及意義（調(diào)控水平）。4.亞精胺修飾（Pyrroline-5-carboxylatemodification）：也稱為偽尿苷（ψ），是tRNA中尿苷的γ-亞氨基戊酸酯取代修飾，主要存在于密碼子為CUN的tRNA反密碼子環(huán)的第一個堿基位置，對維持tRNA結(jié)構(gòu)和識別功能至關(guān)重要。**解析思路：*定義要明確修飾名稱（亞精胺修飾/ψ）、化學(xué)本質(zhì)（γ-亞氨基戊酸酯取代）、修飾位點（CUNtRNA反密碼子環(huán)第一位）、分布（tRNA）、功能（維持結(jié)構(gòu)、識別功能）。二、簡答題1.簡述m6A修飾在mRNA穩(wěn)定性調(diào)控中的兩種主要作用機制。*答：m6A修飾通過影響mRNA與RNA降解相關(guān)因子的相互作用來調(diào)控穩(wěn)定性。一是m6A可以招募RNA降解促進因子（如YTHDF2,YTHDF3,YTHDF1部分功能），引導(dǎo)mRNA進入溶酶體途徑或通過deadenylase途徑加速降解；二是m6A可以穩(wěn)定mRNA，機制可能涉及阻止核糖體或RNA結(jié)合蛋白（RBP）的有效結(jié)合，或者通過影響mRNA的二級結(jié)構(gòu)，從而延長其半衰期。具體是促進還是抑制降解取決于m6A位點、結(jié)合蛋白以及細胞環(huán)境。**解析思路：*答案需點明核心機制（影響與降解因子相互作用）。要能區(qū)分至少兩種相反或不同的作用方式（促進降解和穩(wěn)定mRNA）。對于穩(wěn)定作用，可以稍作解釋（如阻止結(jié)合或影響結(jié)構(gòu)）。最后要指出其復(fù)雜性（取決于多種因素）。2.簡述tRNA上存在哪些常見的修飾？簡述其中一種修飾對tRNA功能的重要性。*答：tRNA上常見的修飾包括亞精胺修飾（ψ）、m1A、m5C、m7G、m6A、二氫尿苷（Dihydrouridine,DHU）、假尿苷（ψ）等。其中，亞精胺修飾（ψ）位于大多數(shù)tRNA反密碼子環(huán)的第一位，對于tRNA的功能至關(guān)重要。ψ修飾通過改變反密碼子環(huán)的形狀和電荷分布，有助于精確識別密碼子，增加mRNA-tRNA配對的穩(wěn)健性，提高翻譯的準(zhǔn)確性和效率，并可能參與tRNA的成熟和折疊過程。**解析思路：*答案第一部分要列出至少三種常見修飾名稱。第二部分要明確選擇一種修飾（如ψ），并說明其位置（反密碼子環(huán)第一位）。重點闡述其對功能的重要性，需結(jié)合tRNA的作用（翻譯識別、配對準(zhǔn)確性、翻譯效率、成熟折疊）進行解釋。3.簡述研究RNA修飾體內(nèi)分布的兩種主流測序技術(shù)及其基本原理。*答：研究RNA修飾體內(nèi)分布的兩種主流測序技術(shù)是m6A-seq和Ribo-m6A-seq。m6A-seq是一種“捕獲-測序”策略，首先利用特異性抗體或核酸適配體富集含有目標(biāo)修飾（如m6A）的RNA片段，然后對其進行高通量測序，從而確定修飾在RNA樣本中的位置和相對豐度。Ribo-m6A-seq則是一種“截短-測序”策略，利用能特異性識別m6A修飾的核酸酶（如NmeC）在m6A位點下游切割RNA，產(chǎn)生帶有修飾信息的RNA片段（Ribo片段），隨后進行測序，不僅能定位修飾，還能分析修飾位點附近的核苷酸序列信息。**解析思路：*答案要列出兩種技術(shù)名稱。對每種技術(shù)，要說明其基本策略（捕獲或截短），核心原理（利用特異性工具富集或切割修飾位點），以及最終目標(biāo)（確定位置和豐度，Ribo-m6A-seq還需說明分析序列信息的能力）。4.為什么說RNA修飾的“寫入”、“讀取”和“擦除”酶對于維持細胞穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要？*答：RNA修飾的“寫入”（甲基化酶）、“讀取”（識別修飾的蛋白或RNA結(jié)合域，如YTH結(jié)構(gòu)域蛋白）、“擦除”（去甲基化酶）酶共同構(gòu)成了RNA修飾的動態(tài)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這些酶的精確調(diào)控對于維持細胞內(nèi)RNA分子種群的平衡、保證關(guān)鍵基因表達的時空特異性、調(diào)控RNA的生命周期（穩(wěn)定性、翻譯效率等）至關(guān)重要。酶的失調(diào)會導(dǎo)致RNA修飾譜異常，進而干擾基因表達程序，影響蛋白質(zhì)合成、細胞分化、應(yīng)激響應(yīng)等基本生物學(xué)過程，最終可能導(dǎo)致發(fā)育缺陷、衰老或疾病（如癌癥）的發(fā)生，因此這些酶對于維持正常的細胞功能和機體穩(wěn)態(tài)具有核心作用。**解析思路：*答案要點明酶的作用（動態(tài)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)）。要能區(qū)分三種酶的功能（寫入、讀取、擦除）。核心在于闡述這種動態(tài)調(diào)控的重要性（維持RNA群體平衡、時空特異性表達、調(diào)控生命周期）。最終要上升到對細胞功能和穩(wěn)態(tài)的影響層面（干擾表達、影響基本過程、導(dǎo)致疾病），強調(diào)其核心作用。三、論述題1.詳細論述m6A修飾如何通過影響RNA結(jié)合蛋白（RBP）的功能來調(diào)控翻譯過程。*答：m6A修飾通過多種機制影響RBP的功能，進而調(diào)控翻譯。首先，m6A可以招募或阻礙特定的RBP結(jié)合。例如，YTHDF1,YTHDF2,YTHDF3這三個YTH結(jié)構(gòu)域蛋白都能識別m6A修飾，但它們對翻譯的影響不同：YTHDF1和YTHDF2通常結(jié)合m6A富集的“停泊站”位點，傾向于招募RNA降解因子，促進mRNA降解，從而抑制翻譯；YTHDF3則可能通過招募其他因子或影響mRNA定位來調(diào)控翻譯。其次，m6A修飾可以改變RBP與mRNA的相互作用強度或構(gòu)象，影響RBP對mRNA的識別能力。再次，m6A修飾可能改變mRNA的二級結(jié)構(gòu)，間接影響核糖體或其他翻譯相關(guān)因子（如eIF4F復(fù)合物）的結(jié)合。此外，m6A還可能影響翻譯起始復(fù)合物的組裝或核糖體在mRNA上的行進效率。研究表明，m6A修飾在翻譯調(diào)控中起著精細的、多層次的作用，能夠根據(jù)細胞需求快速響應(yīng)并精確調(diào)控蛋白質(zhì)合成。**解析思路：*答案需全面闡述m6A通過影響RBP功能調(diào)控翻譯的多種途徑。要具體提及不同的RBP（如YTHDF1-3）及其作用（促進降解/抑制翻譯，影響定位等）。要涵蓋RBP結(jié)合的改變、構(gòu)象影響、二級結(jié)構(gòu)變化、翻譯起始和延伸等多個環(huán)節(jié)。最后要總結(jié)其作用的特點（精細、多層次、快速響應(yīng)、精確調(diào)控）。2.以癌癥為例，論述RNA修飾（如m6A）異常如何影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展，并提及至少兩種基于RNA修飾的診斷或治療策略。*答：RNA修飾（以m6A為例）的異常在癌癥發(fā)生發(fā)展中扮演著重要角色。首先，癌癥細胞中常出現(xiàn)m6A修飾譜的失調(diào)，表現(xiàn)為特定基因的m6A水平升高或降低。例如，m6A升高可能促進癌基因mRNA的穩(wěn)定和翻譯，或抑制抑癌基因mRNA的降解，從而驅(qū)動腫瘤生長和增殖。其次，m6A修飾異常影響腫瘤微環(huán)境和免疫逃逸。例如，某些腫瘤相關(guān)RNA（如lncRNA）的m6A修飾變化可能促進腫瘤相關(guān)巨噬細胞的M2型極化，有利于腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。此外，m6A修飾的異常還可能影響腫瘤細胞的耐藥性?；赗NA修飾異常的診斷和治療策略包括：一是開發(fā)基于m6A修飾檢測的診斷生物標(biāo)志物，例如通過捕獲測序技術(shù)（m6A-seq）分析血液或組織樣本中的m6A修飾譜，以實現(xiàn)癌癥的早期診斷、預(yù)后判斷或療效監(jiān)測；二是開發(fā)靶向m6A修飾酶（如寫入酶METTL3/14或去甲基化酶FTO）的小分子抑制劑，通過恢復(fù)正常的m6A修飾水平來抑制癌基因表達、促進抑癌基因功能、抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移，為癌癥治療提供新的靶點。**解析思路：*答案第一部分要闡述癌癥中m6A修飾異常的影響，需從促癌基因/抑癌基因表達、腫瘤微環(huán)境、免疫逃逸、耐藥性等多個角度舉例說明。第二部分要提出至少兩種基于m6A的診斷或治療策略，并簡要說明其原理和潛在應(yīng)用價值（診斷標(biāo)志物、酶抑制劑）。3.比較RNA修飾與DNA/RNA甲基化在表觀遺傳調(diào)控方面的異同，并舉例說明RNA修飾在特定生物學(xué)過程中（如神經(jīng)發(fā)育或應(yīng)激反應(yīng)）的作用。*答：RNA修飾與DNA/RNA甲基化在表觀遺傳調(diào)控方面既有相似之處，也有顯著差異。相同之處在于，它們都是不依賴DNA序列變化的可遺傳的分子標(biāo)記，能夠調(diào)控基因表達或RNA功能，并在細胞分化、發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)中發(fā)揮作用，是表觀遺傳調(diào)控的重要方式。不同之處在于，DNA甲基化主要發(fā)生在DNA堿基上（主要是胞嘧啶C），通常與基因沉默相關(guān)，且相對穩(wěn)定，難以逆轉(zhuǎn)（需去甲基化酶）；而RNA修飾發(fā)生在RNA堿基或核糖上，種類繁多，分布廣泛，通常具有更高的動態(tài)性和可逆性（寫入、讀取、擦除酶），其功能更加多樣，不僅涉及基因表達調(diào)控，還廣泛參與RNA的穩(wěn)定性、加工、轉(zhuǎn)運和翻譯等多種生命活動。以神經(jīng)發(fā)育為例，RNA修飾（如m6A）在神經(jīng)元的分化和功能分化中起著關(guān)鍵作用。例如，特定神經(jīng)元類型標(biāo)記基因的m6A修飾水平會隨著發(fā)育階段變化，調(diào)控相關(guān)mRNA的翻譯效率，確保神經(jīng)元特異性蛋白的適時合成。在應(yīng)激反應(yīng)中