近期，由北京生命科學(xué)研究所和北京大學(xué)共同完成的學(xué)術(shù)成果“Profiling the RNA editomes of wild-type C. elegans and ADAR mutants"在《Genome Research》雜志上公開(kāi)發(fā)表。在這項(xiàng)研究中，研究人員采用鏈特異性RNA測(cè)序（RNA-seq）和全基因組DNA測(cè)序，繪制了Bristol N2野生型線蟲和三個(gè)ADAR突變體不同發(fā)育階段的RNA編輯圖譜。本文共同通訊作者分別是北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物信息中心魏麗萍教授和北京生命科學(xué)研究所研究員董夢(mèng)秋博士。
RNA編輯通過(guò)轉(zhuǎn)錄后插入、刪除或修飾RNA分子上的某些堿基，增加轉(zhuǎn)錄組多樣性。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)RNA編輯發(fā)揮重要的作用，如改變神經(jīng)遞質(zhì)或離子通道的特定密碼子、創(chuàng)建新的剪接位點(diǎn)、修飾miRNA種子序列及其靶位點(diǎn)，并通過(guò)與RNAi通路競(jìng)爭(zhēng)而保護(hù)前體mRNA。
RNA編輯是所有多細(xì)胞動(dòng)物中的一個(gè)普遍現(xiàn)象。zui主要的RNA編輯是A(adenosine)-to-I(Inosine) 的修飾，其受到蛋白酶ADAR（adenosine deaminases that act on RNA )的催化調(diào)控，ADARs對(duì)于哺乳動(dòng)物*，但是它們?cè)贏-to-I編輯中的個(gè)體效應(yīng)仍不明確。ADAR1+/?突變小鼠如果造血系統(tǒng)有缺陷，在胚胎期14天之前就會(huì)死亡。ADAR1+/?小鼠逐漸傾向于在P12后癲癇發(fā)作及早逝。延伸閱讀：科學(xué)家首證RNA編輯對(duì)螞蟻等級(jí)分化具關(guān)鍵作用。
在無(wú)脊椎動(dòng)物中，果蠅（Drosophila melanogaster）有一個(gè)單一的ADAR2樣基因，稱為Dmel\Adar (也稱為dADAR)，刪除這個(gè)基因可導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)失調(diào)和溫度敏感麻痹。秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）有兩個(gè)ADAR基因——adr-1和adr-2，但是它們?cè)贏-to-I編輯中各自發(fā)揮什么作用仍不清楚。缺乏一個(gè)或兩個(gè)基因的線蟲是可育的，只表現(xiàn)出輕微的趨化性缺陷，這使線蟲成為研究ADARs影響的*模型。
zui近，新一代測(cè)序和生物信息學(xué)技術(shù)被用于在人類和果蠅中識(shí)別基因組規(guī)模上的數(shù)百萬(wàn)個(gè)RNA編輯事件。然而，線蟲中的RNA編輯圖譜在很大程度上還是未知的。到目前為止，在線蟲中只有10個(gè)基因已發(fā)現(xiàn)在非編碼區(qū)被編輯。RNA編輯是否在不同的發(fā)育階段被調(diào)控，也尚不明確。
在這項(xiàng)研究中，研究人員采用鏈特異性RNA測(cè)序（RNA-seq）和全基因組DNA測(cè)序，繪制了Bristol N2野生型線蟲和三個(gè)ADAR突變體不同發(fā)育階段的RNA編輯圖譜。該研究小組還開(kāi)發(fā)出一種新的計(jì)算程序，用“bisulfite-seq-mapping-like"步驟，獲得了識(shí)別敏感度的三倍增加。在基因簇中發(fā)現(xiàn)了共99.5%的A-to-I編輯位點(diǎn)。在3080個(gè)編輯簇中，65.7%的與非編碼區(qū)域中的DNA轉(zhuǎn)座子重疊，73.7%的能夠形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)。
編輯位點(diǎn)和基因簇的數(shù)目在L1和胚胎階段zui高。一個(gè)基因簇的編輯頻率與編輯部位數(shù)呈正相關(guān)。有趣的是，80%的基因簇有10個(gè)或更多的編輯部位，幾乎所有表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本都被編輯。刪除adr-1可降低編輯頻率，但卻不會(huì)降低編輯簇的數(shù)量，而刪除adr-2幾乎會(huì)*廢除RNA編輯，從而表明ADR-1在A-to-I編輯中的調(diào)節(jié)作用，及ADR-2在A-to-I編輯中*的作用。
定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明，adr-2突變線蟲可改變參與衰老和壽命調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)的豐度。與這一結(jié)果一致的是，研究人員觀察到，缺乏RNA編輯的線蟲是短命的。綜上所述，這些結(jié)果揭示了線蟲復(fù)雜的RNA編輯圖譜，及不同ADARs的*作用方式。
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