【NUCLEIC ACIDS RES】编辑效率91%！苔藓RNA编辑因子识别900个人类转录组脱靶点

苔藓RNA编辑因子

在活细胞中，存在着许许多多的信息流（traffic），如同置身与一个大型施工现场。在陆地植物中，DNA形式的蓝图不仅储存于细胞核中，还存在于线粒体（细胞的发电厂）和叶绿体（光合作用单元）之中。这些蓝图指导着蛋白质的构建，进而支持生命体的代谢过程。然而，蓝图信息是如何在线粒体和叶绿体中传递的呢？——通过创建蓝图的转录本（RNA）来实现。转录本（RNA）随后被用于生产所需的蛋白质。

然而，上述过程并不总是能完全顺利进行。随着时间的推移，突变会导致DNA内累积错误；而这些错误必须被纠正，才能得到功能正常的蛋白质。否则，细胞“工厂”的能源供应系统将崩溃。乍一看，纠正策略似乎十分官僚：细胞并不直接在蓝图（DNA）中修正错误，而是通过所谓的RNA编辑过程在众多转录本中逐一清理这些错误。

与凸版印刷相比，这就像手工校正每本书，而不是改进印版。波恩大学细胞与分子植物学研究所（IZMB）的Mareike Schallenberg-Rüdinger博士表示：“我们不清楚活细胞为什么会做出这种努力。据推测，随着植物从水中进化到陆地，突变增加了。”

2019年，由Volker Knoop教授领导的IZMB团队成功地将RNA编辑过程（RNA editing processes）从苔藓植物移植到大肠杆菌中。结果表明，苔藓的修复蛋白也可以修饰这些大肠杆菌的RNA。

现在，细胞与分子植物学研究所的研究人员，以及波恩大学遗传学研究所Oliver J. Gruss教授领导的团队，已经将研究更进一步：他们将RNA编辑机制（RNA editing machinery）从苔藓转移到标准的人类细胞系中，包括肾脏细胞和癌细胞。此研究的第一作者Elena Lesch表示：“陆地植物校正机制在人类细胞中也起作用，而之前我们对此毫无所知。”

但这并不是此研究的全部：RNA编辑机PPR56和PPR65——在苔藓中只作用于线粒体——也会在人类细胞的细胞核RNA转录本中，引入核苷酸变化。

https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkac752/6701594?login=false

900多个人类转录组RNA脱靶点被识别

此研究解决了植物细胞器C-to-U RNA编辑因子是否可以功能性地转移到动物细胞的核细胞质环境中的问题。为此，研究团队设计了两种不同的植物线粒体DYW型RNA编辑因子，用于在人类细胞中表达。PPR56和PPR65最近已被证明可以忠实地对其同源线粒体靶标nad4eU272SL和ccmFCeU103PS进行RNA编辑，在大肠杆菌中作为异源细菌表达系统。

根据特定的构建体和细胞系，研究者始终如一地在PPR56和PPR65的同源靶位点观察到高达72%的C-U转化的高效RNA编辑。使用广泛的转录组分析，研究团队发现，PPR56影响约900个RNA脱靶，其与内源性人类转录组中的天然靶标显著相似。

在FACS分选的IMR-90细胞中PPR56的脱靶目标

此外，PPR56的五肽重复阵列中特定的单氨基酸交换导致可预测的重新靶向修饰的靶标，并在各自的脱靶集中发生根本性变化。进而研究者得出结论：1.天然植物PPR型RNA编辑因子的功能不仅限于原核型遗传系统，它们还可以在人类细胞的核细胞质环境中忠实地操作。2.它们的RNA靶向行为可以很容易地纵。因此，它们甚至可能在未来用于设计人类RNA编辑，也可能用于其他真核转录组，并可能发展成为补充基因组编辑方法的宝贵工具。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://phys.org/news/2022-09-transplant-rna-machine-moss-human.html

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。