摘要：GlycoRNA consists of RNAs modified with secretory N-glycans that are presented on the cell surface. Although previous work supported a covalent linkage between RNA and glycans, the direct chemical nature of the RNA-glycan connection was not described. Here, we develop a sensitive and scalable protocol to detect and characterize native glycoRNAs. Leveraging RNA-optimized periodate oxidation and aldehyde ligation（rPAL）and sequential window acquisition of all theoretical mass spectra（SWATH-MS）, we identified the modified RNA base 3-（3-amino-3-carboxypropyl）uridine（acp3U）as a site of attachment of N-glycans in glycoRNA. rPAL offers sensitivity and robustness as an approach for characterizing direct glycan-RNA linkages occurring in cells, and its flexibility will enable further exploration of glycoRNA biology.

摘要翻译（由计算机程序完成，仅供参考，内容以英文原文为准）：
GlycoRNA由细胞表面分泌的N-聚糖修饰的RNA组成。尽管之前的工作支持RNA和聚糖之间的共价连接，但没有描述RNA-聚糖连接的直接化学性质。在这里，我们开发了一种灵敏且可扩展的方案来检测和表征天然糖RNA。利用RNA优化的高碘酸盐氧化和醛连接（rPAL）和所有理论质谱的顺序窗口采集（SWATH-MS），我们确定了修饰的RNA碱基3-（3-氨基-3-羧基丙基）尿苷（acp3U）是糖RNA中N-聚糖的附着位点。rPAL作为表征细胞中发生的直接聚糖-RNA连接的一种方法，具有灵敏度和鲁棒性，其灵活性将使糖RNA生物学的进一步探索成为可能。

3年前，生命科学领域的顶尖学术期刊《细胞》发表的一篇论文引爆大量关注，成为2021年度《细胞》关注度最高的论文之一。在这篇文章中，斯坦福大学知名化学生物学家Carolyn Bertozzi教授领衔的研究团队首次发现，在多种细胞的表面，广泛分布着一类过去无人知晓的新型生物分子——糖RNA（glycoRNA）。

糖RNA指的是糖基化的RNA分子，以一小段核糖核酸（RNA）为支架，上面连着聚糖（glycan）。这一发现堪称颠覆教科书。一方面是因为，在长期以来的认知中，糖基化修饰基本只会发生在各种脂质和蛋白质分子上，形成糖脂和糖蛋白，很少有人会想到RNA分子也会被糖基化。另一方面，像RNA这样的核酸分子，过去被认为只在细胞内部发挥作用，新的发现表明细胞表面生物学要比以前想象的更为复杂。

不过，和很多颠覆认知的新事物一样，糖RNA分子的发现也遭到了质疑。比如有人怀疑这些结果是否是污染或其他人工制品造成的。

时隔三年，《细胞》论文的第一作者和共同通讯作者Ryan Flynn博士在哈佛大学建立了自己的课题组，并带领团队再次在《细胞》发表论文，带来了糖RNA领域的新进展。在此次研究中，作者为糖RNA分子的存在提供了确凿的直接证据，还为进一步揭示这类分子在细胞相互作用与免疫系统中的功能带来了新工具。

论文介绍，新研究首先开发了一种化学工具，利用高碘酸盐氧化和醛连接（rPAL）标记和检测天然唾液酸糖RNA，并将其与非常灵敏的质谱采集模式技术SWATH-MS相结合，分析细胞中RNA碱基上发生的糖基化修饰，从而提供了直接证据表明RNA和聚糖之间的化学联系。

根据研究者的鉴定，tRNA上的碱基尿嘧啶（U）经修饰后的acp3U是最终连接N-聚糖的位点。而产生tRNA-acp3U的过程离不开一种名为DTWD2的酶的活性。这些发现为未知的糖RNA产生途径提供了新的拼图。

▲研究示意图（图片来源：参考资料[1]）

除了对新分子的鉴定外，研究团队指出，新工具更重要的意义在于为研究糖RNA分子在细胞表面发挥什么样的生物学功能开辟了可能。根据研究人员的推断，糖RNA可能是免疫系统识别和响应细胞的关键组成部分，或许对检测病原体到自身免疫反应都有影响。研究作者相信，随着科学界开始探索这一全新领域，这项新发现可能会为治疗自身免疫疾病等影响人类健康的问题带来新策略。

值得一提的是，基于Flynn博士与其同事的工作，目前相关领域的教科书，如《糖生物学要点》的最新版已经将糖RNA列入有待回答的“重大基本问题”。

参考资料：
[1] Yixuan Xie et al.,（2024）The modified RNA base acp3U is an attachment site for N-glycans in glycoRNA. Cell. Doi：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.07.044
[2] Ryan Flynn et al.,（2021）Small RNAs are modified with N-glycans and displayed on the surface of living cells. Cell. Doi：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.04.023
[3] Unveiling GlycoRNA：New Study Proves They Do Exist. Retrieved Aug. 22, 2024 from https://hscrb.harvard.edu/news/unveiling-glycorna-flynn/