細(xì)胞內(nèi)存在著多種功能重要的雙鏈RNA結(jié)合蛋白，其中ADAR蛋白家族能結(jié)合到特定RNA的雙鏈區(qū)域，并催化A堿基發(fā)生脫氨基反應(yīng)生成I堿基，導(dǎo)致A-to-I RNA編輯。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，ADAR蛋白家族含有三個(gè)成員：ADAR1、ADAR2及ADAR3，它們?cè)诙嗥鞴侔l(fā)育、大腦功能中發(fā)揮重要的功能。最近的研究表明ADAR1介導(dǎo)的非編碼區(qū)域RNA編輯可用于標(biāo)記“自我”和“非我”RNA，在先天免疫系統(tǒng)中起了重要的負(fù)調(diào)控作用。由于RNA編輯的負(fù)調(diào)控效應(yīng)，抑制ADAR1的編輯活性可以極大地促進(jìn)腫瘤免疫療法的效果，因此ADAR1可以作為腫瘤免疫療法的重要靶標(biāo)。
此外，ADAR蛋白可以用來(lái)進(jìn)行定點(diǎn)RNA編輯。相比于DNA編輯，定點(diǎn)RNA編輯具有可控和可逆性，不影響基因組穩(wěn)定性，并且可以只導(dǎo)入RNA而非蛋白，不會(huì)誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，在臨床上具有一系列優(yōu)勢(shì)。目前已有多個(gè)研究利用特定的向?qū)NA招募ADAR蛋白進(jìn)行定點(diǎn)RNA編輯，但是這一領(lǐng)域最大的問(wèn)題之一是RNA編輯效率低。揭示內(nèi)源ADAR如何有效的識(shí)別和編輯底物可以用于指導(dǎo)和優(yōu)化RNA靶向編輯系統(tǒng)。
ADAR蛋白結(jié)合和編輯RNA雙鏈區(qū)域示意圖
近日，我校生命科學(xué)學(xué)院張銳教授研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)高效的捕獲RNA結(jié)合蛋白雙鏈RNA底物的建庫(kù)測(cè)序技術(shù)（irCLASH）以及后續(xù)的一整套生物信息學(xué)分析方法；首次在轉(zhuǎn)錄組水平上系統(tǒng)地繪制了人類(lèi)ADAR蛋白的內(nèi)源雙鏈RNA底物圖譜；揭示了決定ADAR結(jié)合效率和編輯效率的底物特征和ADAR結(jié)合長(zhǎng)雙鏈RNA的體內(nèi)模型。
該研究利用irCLASH技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)建和分析了人類(lèi)ADAR1、ADAR2及ADAR3的雙鏈RNA底物圖譜，發(fā)現(xiàn)與之前根據(jù)計(jì)算推導(dǎo)的研究設(shè)想不同，ADAR具有大量的、長(zhǎng)距離的雙鏈RNA底物。該研究發(fā)現(xiàn)不完全互補(bǔ)配對(duì)的底物與ADAR蛋白也有很好的親和度，特別是ADAR2家族成員。研究還進(jìn)一步揭示了決定ADAR結(jié)合效率和編輯效率的底物特征。irCLASH測(cè)序技術(shù)及后續(xù)的整套生物信息學(xué)分析方法的開(kāi)發(fā)為研究雙鏈RNA結(jié)合蛋白的內(nèi)源底物提供了新的工具。同時(shí)，該研究揭示的ADAR與底物相互作用及催化特性為研究人員開(kāi)發(fā)高效的RNA編輯工具提供了資源寶庫(kù)及改進(jìn)方向。
該項(xiàng)工作 (irCLASH reveals RNA substrates recognized by human ADARs) 于3月23日發(fā)表在《自然-結(jié)構(gòu)和分子生物學(xué)》（Nature Structural & Molecular Biology）雜志，中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院特聘副研究員宋玉龍博士及博士生楊文兵為該論文的并列第一作者，張銳教授為通訊作者。上述研究工作獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、廣東省重大科技專(zhuān)項(xiàng)、珠江人才計(jì)劃創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)和國(guó)家自然科學(xué)基金委等資金資助。
