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NIBS、北大繪制線蟲RNA編輯圖譜
2015-2-26 閱讀(308)
近期，由北京生命科學研究所和北京大學共同完成的學術(shù)成果“Profiling the RNA editomes of wild-type C. elegans and ADAR mutants"在《Genome Research》雜志上公開發(fā)表。在這項研究中，研究人員采用鏈特異性RNA測序（RNA-seq）和全基因組DNA測序，繪制了Bristol N2野生型線蟲和三個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生命科學學院生物信息中心魏麗萍教授和北京生命科學研究所研究員董夢秋博士。
RNA編輯通過轉(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?？茖W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、修飾miRNA種子序列及其靶位點，并通過與RNAi通路競爭而保護前體mRNA。
RNA編輯是所有多細胞動物中的一個普遍現(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對于哺乳動物*，但是它們在A-to-I編輯中的個體效應仍不明確。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：科學家首證RNA編輯對螞蟻等級分化具關(guān)鍵作用。
在無脊椎動物中，果蠅（Drosophila melanogaster）有一個單一的ADAR2樣基因，稱為Dmel\Adar (也稱為dADAR)，刪除這個基因可導致運動失調(diào)和溫度敏感麻痹。秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）有兩個ADAR基因——adr-1和adr-2，但是它們在A-to-I編輯中各自發(fā)揮什么作用仍不清楚。缺乏一個或兩個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，新一代測序和生物信息學技術(shù)被用于在人類和果蠅中識別基因組規(guī)模上的數(shù)百萬個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。
在這項研究中，研究人員采用鏈特異性RNA測序（RNA-seq）和全基因組DNA測序，繪制了Bristol N2野生型線蟲和三個ADAR突變體不同發(fā)育階段的RNA編輯圖譜。該研究小組還開發(fā)出一種新的計算程序，用“bisulfite-seq-mapping-like"步驟，獲得了識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。在3080個編輯簇中，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)。
編輯位點和基因簇的數(shù)目在L1和胚胎階段zui高。一個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個或更多的編輯部位，幾乎所有表達的轉(zhuǎn)錄本都被編輯。刪除adr-1可降低編輯頻率，但卻不會降低編輯簇的數(shù)量，而刪除adr-2幾乎會*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)果揭示了線蟲復雜的RNA編輯圖譜，及不同ADARs的*作用方式。
