細(xì)胞中的核酸攜帶許多不同的化學(xué)修飾，這些修飾過去被認(rèn)為是靜態(tài)的，只起到微調(diào)效果。然而近來科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)核酸修飾實際上是動態(tài)變化的，并且在真核生物的一系列細(xì)胞過程中起到了不可或缺的關(guān)鍵作用，尤其是在基因表達調(diào)控方面。

何川教授對核酸修飾領(lǐng)域的發(fā)展史進行概述，著重介紹了核酸修飾鑒定和功能探索中取得的最新進展。文章覆蓋了許多在生物系統(tǒng)中起重要調(diào)控作用的核酸修飾，包括DNA上的5mC及其衍生品、6mA，mRNA和長非編碼RNA上的m6A、假尿嘧啶（Ψ）和m5C。此外，文章還簡單闡述了其他非編碼RNA（比如tRNA、miRNA和snRNA）上的修飾。

5mC是哺乳動物基因組中最常見的一種表觀遺傳學(xué)修飾，由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶催化，廣泛參與了細(xì)胞對基因表達的調(diào)控，與生長、發(fā)育和多種疾病有關(guān)。之前人們已經(jīng)充分證明這種DNA甲基化在啟動子沉默中起作用，但還不了解它們對增強子的影響。2014年09月Molecular Cell雜志發(fā)表的一項研究，揭示了甲基化和去甲基化對增強子活性的調(diào)節(jié)。

研究人員在小鼠胚胎干細(xì)胞中繪制了5mC和5hmC的單堿基高分辨率圖譜。5hmC作為5mC的一個衍生品，是DNA去甲基化的一個中間產(chǎn)物。研究表明，甲基化和去甲基化決定了細(xì)胞分化過程中的轉(zhuǎn)錄組重編程。

6mA是一種廣泛存在于原核生物的甲基化修飾堿基，主要在宿主防御系統(tǒng)中起作用。最近科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)6mA在真核生物中也比較普遍，而且承擔(dān)著重要的生物學(xué)功能。2015年10月哈佛大學(xué)的施揚（Yang Shi）教授與何川教授在權(quán)威期刊Nature Reviews Molecular Cell Biology上發(fā)表文章，回顧了真核生物6mA近期取得的一系列研究進展。這篇文章為人們展示了在基因組中檢測6mA的各種方法，比如特異性抗體和6mA敏感的限制性內(nèi)切酶。此外，文章還介紹了介導(dǎo)6mA 的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和去甲基化酶，探討了這種DNA修飾在調(diào)控轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)座元件活性和跨代表觀遺傳中起到的作用。他們認(rèn)為，6mA是真核生物的一種新表觀遺傳學(xué)標(biāo)記。

m6A是真核生物mRNA上最常見的一種轉(zhuǎn)錄后修飾，這種可逆的RNA甲基化修飾與人類疾病有關(guān)。不過，人們還不清楚m6A在哺乳動物發(fā)育過程中起到了什么具體作用。2015年3月Nature雜志發(fā)表的一項研究顯示，m6A是促進miRNA生成的關(guān)鍵性轉(zhuǎn)錄后修飾。MicroRNA（miRNA）是一類約22nt大小的內(nèi)源RNA，在基因表達中起著重要的調(diào)控作用，參與了多種生理和病理過程。miRNA生成是一個復(fù)雜的過程，初級miRNA（pri-miRNA）需要經(jīng)過細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的一系列加工才能形成成熟的miRNA。

假尿嘧啶化(pseudouridylation)是穩(wěn)定RNA上最豐富的一種內(nèi)部轉(zhuǎn)錄后修飾，在這一過程中尿嘧啶（U）的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變形成假尿嘧啶（ψ）。假尿嘧啶化普遍存在于tRNA、rRNA和snRNA中，對于剪接體snRNA和rRNA的生物合成和正常功能非常重要。2015年8月，北京大學(xué)的伊成器研究員在權(quán)威期刊Nature Reviews Molecular Cell Biology 上發(fā)表文章，探討了RNA假尿嘧啶化在轉(zhuǎn)錄組中的動態(tài)變化。隨著首個全轉(zhuǎn)錄組RNA假尿嘧啶化圖譜的完成，人們了解到了更多的假尿嘧啶化RNA。文章指出，RNA假尿嘧啶化涉及了細(xì)胞的壓力應(yīng)答，而且mRNA也是假尿嘧啶合成酶的作用靶標(biāo)。mRNA的假尿嘧啶化可能代表一種全新的機制，能夠進一步增大細(xì)胞蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性。