真核生物mRNA上的修飾核苷及在發育調控中的作用

劉雪，張濤，周笑琦，管倫，陳鵬

華中農業大學 植物科學技術學院，湖北 武漢 430070

信使RNA (Messenger RNA，mRNA) 是遺傳信息表達的核心分子，mRNA作為蛋白質合成的模板，其堿基序列決定著蛋白質裝配時的氨基酸序列。中心法則中，遺傳信息表達的解碼過程需要轉運RNA (tRNA) 上的反密碼子和信使RNA(mRNA) 上的密碼子完成配對和攜帶入對應的氨基酸摻入多肽鏈，由于修飾核苷的存在，即使是相同的核苷酸序列，也可最終表達出不同的遺傳信息。已有較多的研究證明，轉運RNA (tRNA)和核糖體RNA (rRNA) 的加工和成熟過程涉及大量的化學修飾，在某些情況下，這些額外的基團修飾對其正常折疊和行使功能至關重要[1]。mRNA也可以像rRNA和tRNA一樣被修飾。目前已經知道的RNA核苷修飾有170余種 (Modomics Database，http://modomics.genesilico.pl/modifications/)，其中大部分出現在tRNA和rRNA中，mRNA中已知的修飾僅有18種，其中大多為甲基化修飾 (圖1)。其中5種：1-甲基腺苷 (1-methyladenosine，m1A)、假尿嘧啶 (Pseudouridine，ψ)、5-羥甲基胞苷(5-hydroxymethylcytidine，hm5C)、6-甲酰腺苷(6-formyladenosine，(f6A) 以及6-羥甲基腺苷(6-hydroxymethyladenosine，hm6A) 發現較晚，目前還未被RNA Modification Database (https://mods.rna.albany.edu/) 收錄。

圖1 mRNA上分布的18種修飾核苷Fig.1 18 modified nucleosides found on mRNA.

不同的修飾核苷在mRNA上的分布不同(圖2)：7-甲基鳥苷 (7-methylguansoine，m7G) 主要分布于mRNA的5′帽子區域，在mRNA內部也有分布[2]；6-methyladenosine (m6A) 在哺乳動物中主要分布在mRNA的終止密碼子附近，3′-UTR區域 (3′-untranslated regions) 以及長外顯子內[3]，在植物mRNA的起始密碼子和poly A尾巴上游也有分布[4-5]；5-methylcytidine (m5C) 主要出現在mRNA的CDS (Coding sequence) 區[6]；m1A在mRNA的5′-UTR (5′-untranslated regions)、CDS、3′-UTR區域都存在[7-8]；ψ主要分布在mRNA的CDS和3′-UTR區域[9]；hm5C主要分布在mRNA的CDS區域[10]。DNA與RNA的主要差別在于核糖2′-C上分別是-OH和-H，一個基團的不同卻使DNA和RNA在結構和功能呈現巨大的差異，可見修飾基團的存在對RNA結構和功能的影響。由于RNA的不穩定性、結構復雜性以及檢測技術有限，表觀遺傳學中RNA來源核苷修飾的研究比DNA上的研究進展慢。2011年第一個RNA去甲基化酶FTO(Fat-mass and obesity associated protein，m6A去甲基酶) 的發現揭示了RNA修飾的可逆性[11]，是RNA表觀遺傳學研究的里程碑。近些年，隨著meRIP等技術的快速發展，不同生物全轉錄組范圍內的RNA修飾譜圖得到揭示，越來越多的研究表明mRNA上表觀修飾對生物體生長發育具有重要的調控作用。本文針對研究較多的6種mRNA上的核苷修飾，包括ψ、m7G、m1A、m6A、m5C和hm5C，從其合成、分布和功能上進行闡述和討論。

圖2 m7G、m1A、m6A、m5C、hm5C和ψ修飾核苷在mRNA上的區間分布Fig.2 Distribution of m7G,m1A,m6A,m5C,hm5C and ψ in mRNA.

1 假尿嘧啶 (ψ)

假尿嘧啶是尿苷 (1-核糖尿苷) 的異構體(5-核糖尿苷)，被認為是第5種核苷酸。假尿嘧啶是非編碼RNA (Non-coding RNA) 中最豐富的一種修飾[12-14]，在tRNA和rRNA中也存在，具有穩定RNA結構的功能[15-17]。mRNA上的假尿嘧啶影響mRNA的剪切[13]。在酵母中改變rRNA的假尿嘧啶修飾可以影響其對于抗生素的敏感性[18-19]。在哺乳動物中，假尿嘧啶修飾與先天性胰島功能不良、核糖體合成紊亂以及癌癥的發生相關[20]。利用pseudo-seq、ψ-seq、PSI-seq和CeU-Seq技術可實現人或酵母mRNA上單堿基分辨率下ψ的位點鑒定，數據表明哺乳動物中ψ/U的相對豐度約為0.2%–0.4%[21]。

mRNA的假尿嘧啶修飾由位點特異的snoRNA引導的PUSs (假尿嘧啶合成酶) 催化形成，人類細胞中有23個蛋白含有PUS結構域[22]，合成的ψ主要富集在mRNA的CDS和3′-UTR區域[9,21,23-24]。mRNA的假尿嘧啶修飾有3個主要功能：1) 改變密碼子；2) 影響轉錄本穩定性；3) 應激反應應答[23,25-26]。在酵母中尿嘧啶 (U) 被替換為假尿嘧啶 (ψ) 之后，原本的無義密碼便可改為編碼氨基酸。當酵母受到熱激刺激時，由PUS7介導的假尿嘧啶位點突增；反之，PUS7缺失時含有這些ψ位點的mRNA水平下降[23]。在剛地弓形蟲中的研究發現，TgPUS1突變體中ψ位點比野生型寄生蟲中更穩定[27]，由此推測mRNA的假尿嘧啶修飾可能具有雙向作用，在不同的生物體、基因或者不同條件下可能會增強mRNA的穩定性或者降低其穩定性。人類細胞在熱激或者是H2O2處理下mRNA上的假尿嘧啶修飾水平升高，而在饑餓刺激下則會下降；酵母在營養不足的情況下和人細胞處于血清饑餓的情況下，mRNA上的假尿嘧啶化修飾水平都發生變化，可見mRNA上的大多數假尿嘧啶修飾與細胞對環境信號的應答有關[9]。

2 m7G

m7G甲基化是指RNA分子鳥嘌呤第7位氮原子上的甲基化修飾。m7G是目前發現的唯一一個在真核生物mRNA的5′端帽子結構區域出現的核苷修飾[2]。mRNA的5′帽子結構對于mRNA具有重要作用，5′帽子結構可以促使mRNA與核糖體的結合，m7Gppp結構使mRNA形成封閉的5′端，可有效防止mRNA的降解，此外5′帽子結構還影響前體mRNA的剪切、3′末端的多聚腺苷酸化以及mRNA的出核運輸[28-32]。

1975年就有學者發現真核生物mRNA 5′帽子結構區域的m7G修飾促進蛋白質的合成，且消除m7G修飾后相對應的mRNA就不能正常翻譯[33]。1976年在鹵蟲藻胚胎中發現，帽子綁定蛋白(Cap-binding protein) 可識別mRNA 5′端的m7GpppN的結構，促進mRNA與核糖體的結合，進而影響翻譯進程[34]。后來發現，m7G不僅僅存在于mRNA的5′端帽子結構區域，在mRNA的內部同樣存在。真核生物mRNA內部m7G含量為0.4–5.3/105，5′帽子結構區域m7G含量為1.0–4.9/104。植物mRNA的內部m7G含量明顯高于哺乳動物。此外，研究還發現真核生物mRNA中的m7G修飾可以被動態調控。經過鎘處理，水稻中m7G去帽基因表達量上升，mRNA 5′端帽子結構和內部的m7G水平均降低，內部m7G含量在水稻不同發育階段變化趨勢相同，說明mRNA內部m7G相對穩定，而5′端帽子結構的m7G與環境脅迫的應答相關[2]。

3 m6A

m6A甲基化是指RNA分子腺嘌呤第6位氮原子上的甲基化修飾。20世紀70年代，在哺乳動物和植物中首次發現了mRNA上m6A的修飾，之后在病毒、果蠅、酵母等物種中陸續發現了m6A的存在[35-40]。已有研究表明，m6A修飾和mRNA的穩定性、剪接加工、翻譯以及microRNA的加工有關，影響干細胞命運、生物節律等生物過程。隨著m6A-seq、MeRIP、miCLIP等新技術的產生，m6A在全轉錄組范圍內的分布越來越清晰。2012年Dominissini等利用m6A-seq技術發現人類細胞中mRNA和長鏈非編碼RNA (Long noncoding RNAs) 上有超過10 000個m6A修飾位點[3]，Meyer等利用MeRIP-seq技術發現7 676個哺乳類基因的mRNA上有m6A的修飾[41]。這些研究還表明mRNA上的m6A位點在人和鼠之間高度保守，主要富集在終止密碼子附近、3′-UTR區域、長外顯子內以及可變剪切位點內。在植物材料中，Bodi等發現擬南芥轉錄組中m6A修飾位點主要位于3′ poly A尾巴上游的100–150 nt的范圍內[4]。Li等利用MeRIP-seq技術鑒定到水稻愈傷組織和葉片中8 138個和14 253個轉錄本上含有m6A修飾，并且修飾位點傾向分布于翻譯的起始位點和終止位點附近[5]。與哺乳動物m6A保守基序“GRACH”(R=A/G；H=A/U/C) 有區別的是，水稻愈傷組織中m6A保守基序為“RAGRA G”，而葉片中m6A保守基序為“UGUA MM”(M=C/A)[5]。水稻花序中m6A的保守基序與水稻葉片中的保守基序相似，為“UGWA MH”(W=U/A)[42]。擬南芥中m6A的保守基序與水稻也不同，為“RRACH”[43]。由此可見在不同物種、不同發育階段以及不同組織中m6A位點的合成和識別可能存在高度的物種和組織特異性。

m6A是目前所知的唯一由合成蛋白 (m6A writer)、去除蛋白 (m6A eraser) 和識別蛋白 (m6A reader) 構成的甲基組系統。近年來有多篇綜述報道了mRNA上m6A修飾強大的調控功能[44-46]，下面簡要介紹下影響m6A合成及分布的這3類蛋白。

3.1 合成蛋白 (m6A writer)

在哺乳動物中，m6A甲基轉移酶復合體由甲基轉移酶類3 (methyltransferase-like3，METTL3)、甲基轉移酶類14 (METTL14)、Wilm腫瘤關聯蛋白 (Wilm’s tumor 1-associating protein，WTAP)、KIAA1429/VIRMA、HAKAI、RNA結合蛋白15(RNA Binding Motif Protein15，RBM15) 和鋅指蛋白C3H結構域蛋白13 (Zinc finger CCCH domaincontaining protein 13，ZC3H13) 組成。WTAP、METTL3和METTL14主要富集在核小點處，METTL3是甲基轉移酶復合體的催化中心，METTL14序列上與METTL3相似，但是METTL14不具有獨立的體外甲基化酶活性，主要負責活化METTL3和招募RNA與METTL3反應[47-49]。WTAP是甲基化酶的構架蛋白，主要起穩定METTL類蛋白之間的互作，既可影響轉錄，也可影響RNA的剪切[50]。KIAA1429和RBM15主要起識別甲基化靶向位點的作用。擬南芥中發現HAKAI蛋白調控m6A的合成，動物細胞中HAKAI突變也造成m6A的合成受阻[51]。ZC3H13通過與WTAP、VIR和HAKAI形成蛋白復合體，將整個m6A合成復合體錨定于細胞核內[52-53]。

多個研究發現m6A writer的突變可導致不同的表型甚至胚胎致死 (表1)。例如釀酒酵母，只有在減數分裂時期的mRNA才具有m6A修飾，IME4/METTL3的缺失影響酵母的出芽和減數分裂過程[54-55]。酵母中Kar4/METTL14的突變造成單倍體配子融合失敗[56-57]。斑馬魚中METTL3和WTAP的表達富集于腦部，基因敲除導致胚胎細胞凋亡增加，斑馬魚頭部和腦部發育缺陷，生育能力下降[58]。果蠅的METTL3和METTL14突變體在傳代能力、飛行技能、神經發育和性別決定等方面表現出不同程度的缺陷[59-64]。果蠅的m6A標記影響XIST和Sxl等母本mRNA的特異選擇和剪切，從而影響性別的決定[65]。小鼠METTL3、WTAP或RBM15的缺失導致胚胎干細胞失去分化能力并導致胚胎致死[50,66-68]；METTL14的突變影響精細胞發育和個體的育性[69]。人類細胞中METTL3缺失抑制胚胎干細胞分化，造成生物鐘周期延長，METTL3可以促進癌癥細胞中蛋白質的翻譯，從而影響多種腫瘤疾病進程[70-72]。擬南芥MTA (METTL3的同系物) 突變體和VIR突變體都是在胚胎的球形期停止發育，其中MTA突變體中m6A水平減少了將近90%，突變體花器官異常、無頂端優勢，生長模式發生改變[4,41]。擬南芥FIP37 (WTAP的同系物) 突變體m6A水平減少約85%，頂端分生組織過度繁殖，植株生長不正常[73]。擬南芥hakai突變體中m6A水平相對野生型降低35%，但沒有明顯的表型[51]。因此，擬南芥中除了HAKAI，其他m6A甲基轉移酶復合體成員缺失對于胚胎發育都至關重要，但是各組分對于植物發育的影響強度又各有不同。

表1 mRNA常見修飾核苷的分布和功能Table 1 Distribution and function of modified nucleosides commonly found on mRNA

3.2 去除蛋白 (m6A eraser)

目前已經發現的m6A eraser包括FTO和ALKBH5，它們都屬于ALKBH家族，可以去除包括DNA和mRNA上的m6A修飾[11,74-76]。最早的ALKBH蛋白是大腸桿菌中鑒定出來的，它通過氧化反應去除雙鏈DNA上的m1A甲基基團，參與修復DNA烷基化損傷[74]。人類細胞中ALKBH家族蛋白有9個，包括ALKBH 1-8和FTO。在大鼠中，ALKBH5在睪丸中表達量最高，其突變會影響精母細胞的減數分裂和大鼠育性[76-77]。早期研究顯示FTO與人類肥胖疾病相關，且影響人體內多巴胺的水平，FTO缺失的小鼠脂肪組織減少，產后生長緩慢[78]。在其他動物細胞中的研究發現FTO與細胞分化及腫瘤的形成有關[75,79-82]。FTO主要定位于細胞核中，降低FTO的表達引起RNA上m6A水平的升高[11,83]。擬南芥中沒有發現FTO同源蛋白，但是有13個ALKBH蛋白。ALKBH家族蛋白種類多、分布廣，有可能識別單鏈或雙鏈DNA、單鏈RNA或雙鏈RNA，也有可能作為蛋白上的去甲基酶，不僅可以去除m6A，還有可能去除其他種類的甲基化修飾。ALKBH9B和ALKBH10B被證實有體外去甲基化的功能，ALKBH10B具有體內去甲基化活性[84]。被AMV侵染的擬南芥中ALKBH9B活性降低，病毒胞內復制減慢，推測可能和ALKBH9B與病毒粒子結合后去除了病毒RNA上的m6A有關[85]。擬南芥alkbh10突變體營養生長受到抑制，開花延遲[84]。與ALKBH類蛋白類似，FTO蛋白不僅能去除m6A和m6Am，還能識別除mRNA外的其他底物，關于m6A eraser還有很多問題尚待研究。

3.3 識別蛋白 (m6A reader)

如上文所述，m6A修飾水平的變化可引起生物體各種表型，可見m6A修飾對于生物的生長發育的重要性。細胞體內m6A修飾的變化必須通過m6A reader，即m6A識別蛋白來發揮作用。目前發現的m6A reader主要是哺乳動物中的YTH蛋白家族。YTH是一類保守的蛋白家族，在人類、小鼠、酵母、果蠅、水稻、擬南芥中都存在，主要分為2個亞類：YTHDF和YTHDC。人類細胞的YTHDF2是第一個被鑒定的YTH蛋白，定位于細胞質，該蛋白包含2個功能域：C端含YTH結構域直接結合m6A；N端可使mRNA重新定位于P小體，促使其降解[86]。YTHDC1屬于細胞核定位的m6A識別蛋白，可以與pre-mRNA剪切因子SRSF3相互作用，抑制剪切因子SRSF10與mRNA的結合，影響mRNA的剪切，從而影響小鼠卵細胞的發育[87]。釀酒酵母的Mrb1屬于YTH蛋白家族；而Mmi1則是裂殖酵母中發現的YTH蛋白，調控酵母的生殖生長[88]。擬南芥中含有13個YTH類蛋白，其中ECT2、ECT3或ECT4的突變造成葉片表皮毛發育異常[89-90]。2018年Huang等利用RNA pull down及CLIP-seq等技術發現，人類細胞中的IGF2BP3也可結合含有GG(m6A)C基序的mRNA，這種結合增強mRNA的穩定性，利于其在胞內儲存[91]。

4 m1A

m1A甲基化是指RNA分子腺嘌呤第1位氮原子上的甲基化修飾。m1A是RNA修飾中比較重要且常見的一種修飾。m1A修飾不僅使腺嘌呤多了一個甲基，還使其在生理條件下附了一個正電荷，影響了RNA的結構及與蛋白的互作。單個電荷的不同可以使蛋白和DNA之間的親和力相差100–1 000倍[92]。關于m1A修飾對tRNA結構和功能的影響已有報道[93-95]，有研究顯示tRNA上的m1A修飾與環境脅迫相關[96-97]，而rRNA上的m1A修飾影響核糖體的合成和細菌對抗生素的耐受性[98-99]。

由于mRNA在胞內豐度低，修飾檢測困難，因此mRNA上的修飾研究相對緩慢。在酵母、小鼠和人類等上千個轉錄組中都檢測到m1A的存在。TRMT6/TRMT61A復合體負責tRNA上m1A58 (第58位) 的甲基化，也可催化mRNA上m1A的形成，但需要與tRNA類似的基序GUUCRA和T-loop結構的存在[100]。哺乳動物中m1A/A的相對豐度為0.015%–0.16%[7]，從分布上看，m1A在mRNA的5′-UTR、CDS、3′-UTR都存在，主要富集于起始密碼子附近及5′-UTR的GC富集區[7]。m1A修飾在不同物種中相對保守，由于其位于起始密碼子附近，因此可以促進翻譯效率[7-8]。在堿性條件下，m1A可以發生化學重排，轉換成m6A[101]。人類細胞中發現mRNA上的m1A修飾可以被ALKBH3去除[102-103]。m1A核苷修飾與翻譯的穩定性及蛋白的合成相關，在不同的生理條件下 (如熱激、H2O2、饑餓狀態)，m1A核苷修飾水平是動態變化的，但是其變化背后的調控機制尚不清楚。

5 m5C

m5C甲基化是指RNA分子胞嘧啶第5位氮原子上的甲基化修飾。早期研究發現DNA上的m5C修飾對于轉錄沉默和基因組印記具有重要作用[104-105]。RNA上m5C修飾的研究主要集中在tRNA和rRNA[6,104,106-107]，mRNA和lncRNA上的m5C修飾報道較晚[108-109]。tRNA中的m5C主要集中在可變環和反密碼子環，對于維持tRNA的二級結構、密碼子的識別、tRNA的代謝以及對于氧化脅迫的感應具有重要作用[102,104,110-114]。m5C修飾影響rRNA的加工、結構，有研究報道rRNA上的m5C修飾與生物體壽命相關[115]。此外，還有研究發現m5C修飾可以維持ncRNA的穩定性[108]。

在HeLa細胞的2 243種RNA上發現5 399個m5C的修飾位點，其中94% (5 063/5 399) 的位點出現在mRNA上[6]。m5C位點主要集中在CDS區域 (約占總數的45%)，其中55%分布在CG富集區域，28%分布在CHG富集區域，17%分布在CHH富集區域 (H=A/C/U)[6]。在小鼠組織的3 904個mRNA中共發現9 788個m5C的修飾位點，小鼠組織mRNA的平均m5C水平達20.6%–23.2%，與人類HeLa細胞含量類似。小鼠中m5C位點分布與人類HeLa細胞相似，主要集中于CG富集區和CDS緊鄰翻譯起始位點下游區域[6,116]。mRNA上的m5C核苷修飾與ALYREF結合，介導mRNA的出核運動[6]。擬南芥mRNA中的m5C位點主要集中在3′-UTR[117]，預示著和動物中不同的調控模式。

在真核生物中有2種甲基轉移酶，催化mRNA和其他非編碼RNA上的m5C修飾：一種是TRDMT1，即已知的DNA甲基轉移酶(DNMT2)，參與動物、植物和裂殖酵母的tRNA修飾[107,118-120]；另一種是TRM4 (酵母) 或NSUN2(動物)[113,121-122]。NSUN2與哺乳動物癌細胞增殖，干細胞的自我更新及分化相關，nsun2–/–的小鼠雄性不育、體型變小、表皮分化缺陷，胚胎干細胞的自我更新和分化受影響[123-124]；人類研究中發現，NSUN2缺失的病人智力缺陷，體格小[125-128]。其他物種的研究發現，NSUN2突變的果蠅短期記憶能力缺陷[125]，而斑馬魚缺失DNMT2酶活性時，個體體型變小，胚胎的視網膜、肝臟和大腦發育缺陷[129]。

植物中m5C的相關報道很少。在擬南芥發現有TRM4A和TRM4B兩個同源基因[130-131]，其中trm4b突變體中mRNA的m5C修飾水平下降，根比較短，對于氧化脅迫更敏感，tRNA穩定性降低[125]。

6 hm5C

hm5C是m5C的胞嘧啶第5位甲基發生氧化反應，將一個H變為OH后所得產物。該種核苷修飾于1978年首次從小麥幼苗的rRNA中發現[132]，但是直到最近人們才在mRNA中檢測到hm5C核苷修飾的存在[133]。2014年有學者發現Tet不僅可以使DNA形成hm5C修飾，也可催化RNA產生該種核苷修飾[133]。利用MeRIP-seq技術在果蠅中進行的研究發現，RNA中的hm5C修飾主要分布在CDS區，且在UC含量高的區域富集[10]。通過GO分析發現，mRNA上的hm5C修飾位點在與胚胎發育相關的基因中較豐富[10]，推測mRNA上的hm5C核苷修飾可能參與調控胚胎發育。翻譯活性較高的mRNA含有較多的hm5C修飾[10]，由此推測hm5C修飾可能參與調控基因的表達。缺少Tet的果蠅，RNA的羥甲基化水平下降，且果蠅的大腦發育受損[10]。但是由于檢測技術的限制，我們對于hm5C修飾的合成細節和調控模式還了解甚少，在植物中也未有關于mRNA的hm5C修飾的報道。

7 mRNA核苷修飾的檢測技術

隨著科技的進步，mRNA核苷修飾的檢測技術也在快速發展。早期mRNA修飾常用放射性標記技術[134-136]和薄層色譜法[137-138]來分析，但是這些方法成本高，操作過程繁瑣，且無法用于大規模的檢測和修飾位點的準確定位。質譜技術(LC-MS/MS，Liquid chromatography-tandem mass spectrometry) 和抗體免疫印跡法 (Dot-blotting)可實現修飾核苷的定量分析[11,76]，但是同樣也不能定位修飾位點。免疫沉淀法 (Immunoprecipitation，IP) 與二代測序技術 (Next generation sequencing，NGS) 結合形成IP-seq技術,應用較多的有ChIP-seq[139]、PAR-CLIP[140-141]和MeRIP-seq[41]，前兩種技術用于檢測DNA/RNA與蛋白的結合，不能做定量分析，對于修飾位點的定位停留在數十個堿基到數百個堿基的區段，MeRIP-seq可以通過查找保守基序來確定修飾位點，但是該方法分析的是總RNA水平上的核苷修飾水平，且此方法的精確度受數據分析方法、序列比對軟件和測序深度等因素的影響較大。與MeRIP-seq相類似的另一種m6A修飾水平檢測方法m6A-seq[3]可檢測mRNA上的堿基修飾，分辨率在200 nt左右。miCLIP (m6A individual-nucleotide-resolution cross-linking and immunoprecipitation)[142]、SCARLET[143]、PA-m6A-seq (Photo-crosslinkingassisted m6A sequencing strategy)[144]等技術可達單核苷酸的分辨率，局限性包括：miCLIP對抗體的依賴性高；SCARLET無法實現高通量；PA-m6A-seq需要引入4-硫代尿苷 (4-thiouridine,4SU)，適用于動物細胞實驗。

8 總結與展望

近些年，RNA表觀遺傳學得到了越來越廣泛的關注，新的技術手段的出現大大加速了RNA修飾的研究進展。但是目前仍有部分RNA修飾缺少直接有效的檢測手段，且在轉錄本層面的檢測精度有待提高?，F有的170余種RNA修飾中，mRNA修飾僅占18種，當前的研究主要聚集在修飾位點的鑒定和修飾缺陷的表型分析。未來更大的挑戰是追蹤這些修飾位點的動態變化，以及從深層次揭示修飾的改變如何影響基因/蛋白的表達和細胞的生命過程。

mRNA上部分修飾核苷，例如m6A和m5C的合成和去除，是動態可逆的，這種動態調控預示著在基因表達調控中的巨大潛能。哺乳動物中關于mRNA核苷修飾對mRNA加工、穩定性、翻譯過程的影響，以及如何影響細胞分化、胚胎發育、應激反應、癌癥發展和病毒感染等，已有很多研究成果，但植物中的相關研究還很有限，特別是大宗農作物中幾乎未見報道。未來在植物中的工作將有助于我們對mRNA表觀修飾對真核生物的生長發育調控有更全面的理解。