中大新聞網(wǎng)訊（通訊員楊建榮）新生RNA是指正在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的RNA分子。它們可以折疊成各種復(fù)雜的二級(jí)結(jié)構(gòu)，即共轉(zhuǎn)錄折疊（co-transcriptional folding）。新生RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)能調(diào)控選擇性剪接、轉(zhuǎn)錄效率等基因表達(dá)的關(guān)鍵生物學(xué)過(guò)程，因此具有重要的研究?jī)r(jià)值。為了在真核生物基因組水平解析新生RNA的共轉(zhuǎn)錄折疊，中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院楊建榮教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種名為eSPET-seq（the Structural Probing of Elongating Transcripts in eukaryotes）的新型高通量實(shí)驗(yàn)方法，在Nature Communications發(fā)表相關(guān)研究結(jié)果“Genome-wide probing of eukaryotic nascent RNA structure elucidates cotranscriptional folding and its antimutagenic effect”，并首次在基因組水平證實(shí)了新生RNA結(jié)構(gòu)對(duì)DNA自發(fā)突變的抑制作用。
團(tuán)隊(duì)采用小分子藥物NAI-N3對(duì)釀酒酵母細(xì)胞內(nèi)RNA上的單鏈位點(diǎn)進(jìn)行特異性標(biāo)記，同時(shí)富集轉(zhuǎn)錄中的新生RNA，最后通過(guò)高通量測(cè)序的方法確定轉(zhuǎn)錄進(jìn)程以及對(duì)應(yīng)的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)（圖1）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提示，新生RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常隨著轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行而出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，但最終形成的結(jié)構(gòu)與細(xì)胞質(zhì)中的成熟RNA整體較為相似。
圖1 eSPET-seq實(shí)驗(yàn)流程
在前期研究中，團(tuán)隊(duì)成員發(fā)現(xiàn)提升報(bào)告基因CAN1的新生RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可以競(jìng)爭(zhēng)性抑制R-loop（RNA-DNA雜合雙鏈）的形成，從而減少基因轉(zhuǎn)錄引起的DNA突變（圖2）。利用eSPET-seq的數(shù)據(jù)和公開(kāi)的基因組R-loop與突變率數(shù)據(jù)，本研究發(fā)現(xiàn)新生RNA折疊的抑突變作用對(duì)酵母基因組和腫瘤基因組的突變率都產(chǎn)生了影響——新生RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)越強(qiáng)的基因，其突變率越低。換言之，RNA作為遺傳信息的載體，反過(guò)來(lái)對(duì)遺傳信息本身的準(zhǔn)確性（突變率）產(chǎn)生了影響。
圖2 新生RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)影響DNA自發(fā)突變率的機(jī)制
中山醫(yī)學(xué)院的余功旺博士和劉瑤博士為該論文的共同第一作者，楊建榮教授是論文的通訊作者，陳小舒教授及其團(tuán)隊(duì)也為本研究做出了貢獻(xiàn)。本研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金、中山一院先進(jìn)醫(yī)學(xué)技術(shù)研究中心項(xiàng)目、國(guó)家科技部項(xiàng)目等支持。
