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Cell重磅：RNA糖基化

2021年，斯坦福大学Bertozzi和Flynn教授团队在Cell发表题为“Small RNAs are modified with N-glycans and displayed on the surface of living cells”¹的重磅研究，首次揭示了小非编码RNA可被N-糖基化修饰，并展示于活细胞表面。这一发现开辟了一个全新的研究领域—糖RNA，RNA上也存在糖基化修饰。研究团队通过点击化学标记技术结合生物正交反应，成功捕获并鉴定了糖基化RNA（GlycoRNA）的存在，并发现其通过糖链与细胞膜表面凝集素互作，参与细胞间通讯。

N-糖基化与O-糖基化

糖基化RNA的修饰类型主要包括N-糖基化和O-糖基化，且主要发生在长度小于200nt的RNA上，例如YRNA、snRNA、snoRNA、tRNA和rRNA等。糖基转移酶通过将糖基连接到RNA碱基上形成N-糖基化，这使得RNA具备类似糖蛋白的细胞表面定位功能，从而参与细胞间通讯（如免疫识别、信号传递）¹；而O-糖基化主要发生在RNA的2’羟基上，2024年，Ryan Flynn课题组联合Benjamin Garcia、Daniel Bojar课题组在预印本平台bioRxiv发表题为“O-glycosylation contributes to mammalian glycoRNA biogenesis”²的研究论文。此项研究提供了RNA O-糖基化存在的证据，并首次揭示O-糖基化在哺乳动物糖基化RNA产生中的关键作用。值得注意的是，该研究还发现了O-糖基化与 N-糖基化可能存在协同作用：在特定 RNA 分子中，两种糖基化修饰可同时存在，形成N+O 糖基化复合结构，进一步增强糖RNA的功能多样性，为糖基化RNA的生成和作用机制提供了全新视角。

研究热潮

从 2021 年的 "意外发现" 到 2025 年的 "药物靶点"，GlycoRNA 在《Cell》等顶刊持续刷屏（表1：GlycoRNA高分文章汇总），有关GlycoRNA的研究在短时间内持续产出高分文章的强大能力标志着这一领域正迅速成为生命科学研究的前沿热点，并在标记技术、检测方法以及生物功能等方面不断取得新的突破，也为科研工作者提供了独特机遇——大量基础性发现仍待揭示。研究者可借助GlycoRNA的关键技术开发或功能机制解析，在较短时间内实现期刊发表。

表1：高分文章汇总表格

近两年顶刊文章一览:

· 2023 年5月《Nature Biotechnology》⁶：德克萨斯大学陆艺团队开发ARPLA 技术，实现单细胞水平 GlycoRNA 的空间成像，提示其与肿瘤转移、免疫细胞分化等过程相关。

· 2024 年1月《Cell》⁴：耶鲁大学团队发现细胞表面 GlycoRNA 通过调控中性粒细胞与内皮细胞的互作，在炎症反应中扮演重要角色。敲除 Sidt 基因后，GlycoRNA 的跨膜运输受阻，中性粒细胞趋化能力下降 40%。这一发现为炎症性疾病提供了全新干预靶点。

· 2024 年8月《Cell》⁵：哈佛大学团队利用rPAL标记法和SWAMNA质谱平台，首次鉴定出RNA碱基acp3U是N-糖链的共价连接位点，证实了GlycoRNA的分泌型N-糖修饰模式，为合成机制研究提供了方向。

· 2025 年3月《Cell》⁷：最新研究发现GlycoRNA 与 RNA结合蛋白（RBPs）在细胞表面形成直径 130 纳米的纳米簇，引导 HIV 病毒 TAT 蛋白穿透细胞膜。破坏 GlycoRNA-RBP 复合体后，病毒感染效率下降 43%，为抗病毒药物设计提供了颠覆性思路。

GlycoRNA的研究进展

从"不可见"到"可视化"的技术更新

· 标记与检测技术：代谢标记（Ac4ManNAz）、点击化学结合链霉亲和素富集、rPAL标记、质谱技术等实现了低丰度GlycoRNA的高灵敏度检测。^1;5

· 空间成像技术：ARPLA技术突破传统RNA定位分析的局限，为单细胞层面研究GlycoRNA的动态分布提供了工具。⁶

从"基础结构"到"临床转化"的研究解析

· 结构基础：N-糖链的共价连接位点acp3U的发现解决了GlycoRNA糖链连接的核心问题。⁵

· 免疫调控：GlycoRNA 通过唾液酸-凝集素（Siglec）互作，参与T细胞活化、巨噬细胞极化等过程。⁵

· 癌症诊疗：ARPLA 技术发现乳腺癌细胞表面GlycoRNA丰度下降与转移能力正相关；破坏 GlycoRNA-RBPs 复合体后，病毒感染效率下降，为抗病毒药物设计提供了思路。^6;7

云序生物：糖基化 RNA 研究的一站式解决方案

云序生物糖基化RNA产品列表

GlycoRNA-seq糖基化RNA测序

为了揭示GlycoRNA的生物学功能和调控机制，为疾病标志物发现和药物研发提供数据支持，云序生物提供最全面、最专业的GlycoRNA注释和分析等服务。我们基于边合成边测序（SBS）技术利用高通量测序平台对建库后的GlycoRNA样本进行GlycoRNA-seq从而获取糖基化RNA的详细信息，包括分类，长度和表达差异，并通过聚类分析和可视化图表，直观展示糖基化RNA的特征。GlycoRNA-seq采用rPAL 法，高效富集GlycoRNA，并结合专业的small RNA数据库和深度测序，全面解析GlycoRNA种类、丰度、序列特征和修饰模式等。

GlycoRNA-seq流程解析：

云序生物使用基于氧化和醛基标记的GlycoRNA标记（rPAL）法对抽提的RNA进行标记，用高碘酸盐将GlycoRNA糖链末端的“尾巴”氧化成醛基，醛基会和生物素反应，把生物素连接到GlycoRNA上，用磁珠抓取生物素标记的GlycoRNA，从而实现GlycoRNA的标记。生物素标记的RNA一部分直接用于构建Input RNA文库，另一部分用亲和素磁珠富集后再用GenSeq® Small RNA Library Prep Kit试剂盒构建Glyco-RNA文库。

图1：GlycoRNA-seq流程示意图

· 样品需求量：样品需求量：总RNA≥25 μg（RIN≥6）；细胞≥1×107；组织> 200 mg；体液：全血> 20 ml （具体请详询）

· 数据量：20M

· 数据展示预期结果：各类糖基化RNA的详细信息，包括分类，长度和不同样本间表达差异；功能性糖基化小RNA的靶基因预测。（详情参考报告）

· 报告部分示例图片：

GlycoRNA的分类饼图

不同样本中不同小RNA种类的分类饼图

GlycoRNA的分类柱状图

特定GlycoRNA在不同样本中富集序列的计数柱状图

配套服务：GlycoRNA-qPCR：针对目标RNA（如YRNA、miRNA），设计特异性引物，通过富集前后表达量对比，快速验证测序结果的准确性与动态变化。

糖基化RNA质谱分析

GlycoRNA-seq旨在通过高通量测序定位糖基化修饰位点，而为了明确糖基化RNA的糖链结构及修饰模式，云序生物推出糖基化RNA质谱分析。我们将其分为针对已分离纯化的小RNA的糖组质谱分析，以获取糖链结构，和针对GlycoRNA的修饰质谱分析，从而得到除糖基化修饰之外的其他修饰类型，如 acp3U、galQ等，助力研究其他RNA修饰与糖基化RNA的相互作用。

· RNA 糖组质谱分析：

针对分离纯化的小RNA（如tRNA、snRNA），云序生物推出RNA糖组质谱分析，通过特异性酶（如糖苷酶）释放糖链，结合高分辨质谱鉴定糖链类型（N-糖、O-糖或N+O混合型），进而为研究者系统解析糖RNA分子上糖链的组成、结构，并精准鉴定糖RNA分子上连接的N-聚糖（如高甘露糖型、岩藻糖基化、唾液酸化亚型）和O-聚糖（如core2结构）的糖链结构及特征谱。

· 样品量：≥30µg 总RNA或small RNA≥3µg

· 预期结果：可检测并定量高甘露糖、岩藻糖化、唾液酸化等60种以上不同的N-聚糖以及约10种core2类型O-聚糖

· 基于rPAL标记技术的糖基化 RNA 修饰质谱分析：

2024年，Flynn团队利用质谱分析和基因编辑技术，鉴定一种特殊RNA修饰acp3U的修饰位点和功能，并明确了acp3U作为N-糖链附着位点这一分子机制，这为深入理解糖基化RNA的修饰机制提供了重要信息。

为了深入研究其他RNA修饰与糖基化RNA的相互作用，或者探究RNA除糖基化外的其他修饰类型，云序生物推出基于rPAL标记技术的糖RNA修饰质谱分析服务。通过高碘酸钠氧化糖RNA分子上的邻位羟基生成醛基，并利用生物素-亲和素系统对标记后的糖RNA进行高效富集，随后结合高分辨率质谱技术对GlycoRNA进行深度分析。

· 样品量：100µg 总RNA或GlycoRNA≥1µg

· 预期结果：acp3U、galQ、manQ 等糖RNA链接修饰及其他可能存在的共存修饰

引用：

1. Flynn RA, Pedram K, Malaker SA, et al. Small RNAs are modified with N-glycans and displayed on the surface of living cells.Cell.2021;184(12):3109-3124.e22. doi:10.1016/j.cell.2021.04.023

2. Porat J, Watkins CP, Jin C, et al. O-glycosylation contributes to mammalian glycoRNA biogenesis. Preprint. bioRxiv. 2024;2024.08.28.610074. Published 2024 Aug 29. doi:10.1101/2024.08.28.610074

3. Ren Z, Li R, Zhou X, Chen Y, Fang Y, Zou P. Enzyme-Mediated Proximity Labeling Identifies Small RNAs in the Endoplasmic Reticulum Lumen. Biochemistry. 2023;62(12):1844-1848. doi:10.1021/acs.biochem.3c00142

4. Zhang N, Tang W, Torres L, et al. Cell surface RNAs control neutrophil recruitment. Cell. 2024;187(4):846-860.e17. doi:10.1016/j.cell.2023.12.033

5. Xie Y, Chai P, Till NA, et al. The modified RNA base acp3U is an attachment site for N-glycans in glycoRNA. Cell. 2024;187(19):5228-5237.e12. doi:10.1016/j.cell.2024.07.044

6. Ma Y, Guo W, Mou Q, et al. Spatial imaging of glycoRNA in single cells with ARPLA. Nat Biotechnol. 2024;42(4):608-616. doi:10.1038/s41587-023-01801-z

7. Perr J, Langen A, Almahayni K, et al. RNA-binding proteins and glycoRNAs form domains on the cell surface for cell-penetrating peptide entry. Cell. 2025;188(7):1878-1895.e25. doi:10.1016/j.cell.2025.01.040

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优势一：RNA修饰产品线最全，热门修饰IP类/单碱基分辨测序 + IP试剂盒

RNA修饰测序是云序生物转录调控及表观组学旗下的重磅产品。在国内，目前云序生物具有最全的RNA修饰测序平台，可提供m6A、m5C、m1A、m7G、m3C、O8G、m6Am、ac4C乙酰化、2'-O-甲基化和假尿嘧啶等各类热门修饰的多种测序技术，包括IP类和单碱基分辨测序，涵盖各类RNA分子，如mRNA、lncRNA、circRNA、tRNA、rRNA、miRNA及pri-miRNA等非编码RNA的MeRIP-seq服务。通过不断迭代优化，目前RNA修饰测序平台适用于各类物种，组织及RNA起始量的个性化需求。同时，云序生物还在线出售m6A、m5C、m1A、m7G、O8G、ac4C的IP试剂盒。

云序RNA修饰测序产品列表：

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优势二：数千篇SCI论文、数万例测序样本

目前，云序累计助力客户发表200+篇RNA修饰SCI论文，影响因子1000+，累计完成数千例RNA甲基化测序样本，全面覆盖医口、农口等各类样本。文章涉及多种组学联合方案，如RNA修饰联合RNA-seq、Ribo-seq、RIP-seq、SLAM-seq及单细胞等。云序生物已成为客户心中值得信赖的RNA修饰合作伙伴！

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优势三：MeRIP-seq全面升级，spike in严格质控IP实验

云序m6A meRIP-seq Plus（spike in）通过在实验过程中加入两类人工合成的spike in：阳性Spike-In（带m6A修饰）和阴性Spike-In（不带修饰），与样品一起进行MeRIP实验及后续测序分析，根据spike in的检测信号对MeRIP实验进行质控，确保实验流程的准确性、可重复性及抗体的特异性!