NIBS、北大绘制线虫RNA编辑图谱

近期，由北京生命科学研究所和北京大学共同完成的学术成果“Profiling the RNA editomes of wild-type C. elegans and ADAR mutants”在《Genome Research》杂志上公开发表。在这项研究中，研究人员采用链特异性RNA测序（RNA-seq）和全基因组DNA测序，绘制了Bristol N2野生型线虫和三个ADAR突变体不同发育阶段的RNA编辑图谱。本文共同通讯作者分别是北京大学生命科学学院生物信息中心魏丽萍教授和北京生命科学研究所研究员董梦秋博士。

RNA编辑通过转录后插入、删除或修饰RNA分子上的某些碱基，增加转录组多样性。科学家发现RNA编辑发挥重要的作用，如改变神经递质或离子通道的特定密码子、创建新的剪接位点、修饰miRNA种子序列及其靶位点，并通过与RNAi通路竞争而保护前体mRNA。

RNA编辑是所有多细胞动物中的一个普遍现象。最主要的RNA编辑是A(adenosine)-to-I(Inosine) 的修饰，其受到蛋白酶ADAR（adenosine deaminases that act on RNA )的催化调控，ADARs对于哺乳动物必不可少，但是它们在A-to-I编辑中的个体效应仍不明确。ADAR1+/−突变小鼠如果造血系统有缺陷，在胚胎期14天之前就会死亡。ADAR1+/−小鼠逐渐倾向于在P12后癫痫发作及早逝。延伸阅读：科学家首证RNA编辑对蚂蚁等级分化具关键作用。

在无脊椎动物中，果蝇（Drosophila melanogaster）有一个单一的ADAR2样基因，称为Dmel\Adar (也称为dADAR)，删除这个基因可导致运动失调和温度敏感麻痹。秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）有两个ADAR基因——adr-1和adr-2，但是它们在A-to-I编辑中各自发挥什么作用仍不清楚。缺乏一个或两个基因的线虫是可育的，只表现出轻微的趋化性缺陷，这使线虫成为研究ADARs影响的极好模型。

最近，新一代测序和生物信息学技术被用于在人类和果蝇中识别基因组规模上的数百万个RNA编辑事件。然而，线虫中的RNA编辑图谱在很大程度上还是未知的。到目前为止，在线虫中只有10个基因已发现在非编码区被编辑。RNA编辑是否在不同的发育阶段被调控，也尚不明确。

在这项研究中，研究人员采用链特异性RNA测序（RNA-seq）和全基因组DNA测序，绘制了Bristol N2野生型线虫和三个ADAR突变体不同发育阶段的RNA编辑图谱。该研究小组还开发出一种新的计算程序，用“bisulfite-seq-mapping-like”步骤，获得了识别敏感度的三倍增加。在基因簇中发现了共99.5%的A-to-I编辑位点。在3080个编辑簇中，65.7%的与非编码区域中的DNA转座子重叠，73.7%的能够形成发夹结构。

编辑位点和基因簇的数目在L1和胚胎阶段最高。一个基因簇的编辑频率与编辑部位数呈正相关。有趣的是，80%的基因簇有10个或更多的编辑部位，几乎所有表达的转录本都被编辑。删除adr-1可降低编辑频率，但却不会降低编辑簇的数量，而删除adr-2几乎会彻底废除RNA编辑，从而表明ADR-1在A-to-I编辑中的调节作用，及ADR-2在A-to-I编辑中必不可少的作用。生物通 www.ebiotrade.com

定量蛋白质组学分析表明，adr-2突变线虫可改变参与衰老和寿命调节的蛋白质的丰度。与这一结果一致的是，研究人员观察到，缺乏RNA编辑的线虫是短命的。综上所述，这些结果揭示了线虫复杂的RNA编辑图谱，及不同ADARs的独特作用方式。