细胞内的RNA承载着第二层信息。超过170种不同的化学修饰点缀在它的构件上，影响着RNA如何折叠、翻译效率有多高、降解有多快，以及细胞如何应对胁迫。这种所谓的表观转录组与神经系统疾病、癌症、免疫疾病和耐药性有关，但它的图谱至今仍很不完整，主要原因是研究它所使用的仪器能看到修饰，却数不清修饰。由MIT的Peter Dedon领导、Junzhou Wu和Jingjing Sun担任共同第一作者的团队，如今将蛋白质组学中的一项主力定量技术移植到RNA上，实现了精确、位点分辨、多重测量的RNA修饰定量。这项发表在Nature Communications上的方法，对细菌转运RNA中的22个修饰位点进行了定量，变异系数低于5%，其中包括两个此前从未被绘制的位点。
这个技术难题的历史比这个领域的名称还要久远。现有定位RNA修饰的方法大多依赖间接信号。基于抗体的富集技术，例如广泛使用的m6A-seq，会拉下修饰片段，但需要通过逆转录来读取，而逆转录中的错掺或提前终止才是真正的信号。纳米孔测序则是根据RNA穿过纳米孔时离子电流的变化来推断修饰。这两种方法都是通过间接信号来识别修饰，这让它们擅长发现新修饰，却不擅长定量：在不同条件、处理或遗传背景下比较修饰水平，其不可靠是出了名的。无标记质谱法可以直接测量修饰的质量，但存在运行间变异的问题，而同位素标记方法则一直受困于保留时间漂移和多重检测能力不足。
这个新平台被作者称为RMT，即RNA特异性等压串联质谱标签，它借鉴了曾改变定量蛋白质组学的TMT和iTRAQ试剂的思路。每个经过酶解的RNA样品都被打上一种独特的标签。所有标签的总质量相同，因此它们是等压的，但每个标签都带有一个化学性质不同的报告基团。多重检测的样品在色谱中共同洗脱，在一级质谱中呈现为单一峰；当仪器将分子碎裂时，会释放出报告离子，这些离子的强度可以揭示每个样品中各修饰的量。一次运行可以比较10个或更多条件，消除了困扰无标记分析的批次间噪声。
把这类标签用到RNA上，需要解决一个蛋白质组学从未面对过的化学问题。研究人员将等压标签连接到pCp支架上，pCp是标准的3’末端标记试剂，然后用T4 RNA连接酶将标签酶促连接到RNA片段上。这一方法的成本远低于蛋白质组学中使用的化学标记，每个反应大约只需10纳摩尔试剂，而后者大约需要2微摩尔，而且它不会触动RNA上原有的修饰。鉴定依靠核碱基片段分析，直接根据分子量读出修饰的身份，整个数据处理流程基于开源软件运行，所用试剂均可从商业渠道购得。
概念验证实验使用的是铜绿假单胞菌PA14菌株的转运RNA，这是一种修饰谱丰富的模式生物。这项工作由MIT生物工程系、新加坡-MIT研究与技术联盟以及佛罗里达大学共同完成。该平台对66个预测tRNA基因中的65个进行了定量，共覆盖22个修饰位点，变异系数低于5%，并能区分旧方法会混为一谈的相近修饰，例如异戊烯基腺苷及其羟基化形式。在新表征的位点中包括m2A38和Gm/Cm39，这两个位点此前从未被描述；团队随后通过筛选敲除菌株确定了它们的写入酶，其中TrmV负责m2A38，TrmS负责第39位的甲基化。敲除实验还揭示了修饰之间的相互依赖：删除一种写入酶会改变其他位点的修饰模式，而在富营养与最低限度生长培养基之间切换细胞，会产生动态的修饰变化，这与修饰在胁迫适应中发挥作用是一致的。
表观转录组由此成为一种可测量的信号，而非一份静态的目录。借助多重定量，研究人员可以追问修饰水平如何随时间、条件和基因型而变化，这正是把蛋白质组学变成一门定量科学的那些实验。作者对方法的局限直言不讳：报告离子串扰和共分离干扰在蛋白质组学中已有充分刻画，它们限制了准确性和动态范围；源自TMT的标签在RNA上会出现基于同位素的保留时间漂移，需要通过工程设计来规避；此外，迄今的验证仅限于tRNA。这篇手稿是早期访问版本，发表于最终文字校对之前。
这项工作将分析化学的成熟度从蛋白质带到了RNA。蛋白质组学花了二十年学会定量，它的等压标记化学如今已是成千上万个实验室的标准方法。把同样的化学方法带到表观转录组，试剂成本却只是其中的零头，这让生物学家可以把RNA修饰当作定量生物学来对待，而不只是一份修饰位置清单。事实证明，这第二套遗传密码，终于开始可以用数字来解读了。
婷 翻译
Sources: Wu, J., Sun, J., Yuan, Y. et al. Quantitative RNA modification mapping by mass spectrometry with isobaric tags and nucleobase fragment analysis. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-76537-w.