Cell：谢一轩/柴培远等揭示修饰的RNA碱基acp3U是糖RNA中N

首先，为了更高效地标记糖RNA分子，研究团队开发了一种新型化学工具 rPAL。该技术在温和高碘酸氧化条件下 (7.5mM NaIO4, 10 分钟，室温)，与糖RNA上唾液酸中的邻二醇发生特异性反应。这一反应导致连接羟基的两个碳原子间的碳-碳键发生断裂形成醛基，再利用带有生物素的羟胺实现糖RNA分子的特异性标记。结果证明，rPAL技术不仅能够特异性标记糖RNA，而且与之前的SiaNAz方法相比，信号增益提高了150倍之多，大幅提升了对糖RNA的标记能力。

建立rPAL技术后，作者通过生物素-亲和素系统和强洗涤条件对糖RNA进行了富集，并对富集得到的糖RNA进行灵敏的RNA修饰质谱分析。结果显示，含有羧基的acp3U核苷在四种不同条件下均被广泛检测到。基于PNGase F酶释放反应通常会将会将N-糖与底物连接的酰胺转化为羧基，因此作者推测acp3U分子中的羧基很可能是由PNGase F酶解所产生。在含有氧16和氧18的水中分别对富集的糖RNA进行PNGase F释放后进行产物分析，结果显示acp3U在两个条件下分别产生了对应的氧16和氧18标记的质量 (346.12 m/z以及348.12m/z)，并且其与acp3U标准样品在液相色谱中的保留时间及二级质谱信息完全吻合，这一结果证明了之前的猜想。进一步，研究团队通过糖苷内切酶Endo F2和 Endo F3对富集产物进行酶解，留下了单N-乙酰葡萄糖胺记号在RNA分子上，再通过靶向质谱鉴定出带有N-乙酰葡萄糖胺的acp3U化合物，为RNA与糖质相连提供了直接的证据。

模式图（Credit: Cell）

最后，研究团队在细胞中敲除了acp3U合成酶家族中的DWDT2，结果显示糖RNA信号显著降低，这一发现从生物学层面揭示了acp3U生物合成对糖RNA的影响，进一步证明了acp3U与糖RNA之间的联系。

总之，该研究首次揭示了糖RNA在分子结构和生物学基础方面的信息，为糖RNA的存在提供了直接证据，并为后续RNA糖基化的生物合成以及生物功能研究奠定了基础。值得一提的是，Ryan Flynn课题组近期再次联合Benjamin Garcia 课题组以及Daniel Bojar课题组在预印本bioRxiv发表了题为O-glycosylation contributes to mammalian glycoRNA biogenesis的文章，提供了RNA O-糖基化存在的证据【4】。这些发现不仅丰富了我们对RNA糖基化的理解，还为未来开发基于糖RNA的新型和治疗策略提供了更多可能性。