「NUCLEIC ACIDS RES」編輯效率91%！苔蘚RNA編輯因子識別900個人類轉錄組脫靶點

原核生物有rna編輯嗎

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作者：Lily

導讀

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如果細胞中的一切進行順利，遺傳資訊將必然被正確傳遞。但不幸的是，由於突變，DNA中的錯誤會隨著時間的推移而累積。陸地植物已發展出一種特殊的校正模式：它們不會直接地修正基因組中的錯誤，而是在每個單獨的轉錄本（RNA）中精心修正。

近日，來自德國波恩大學的研究者將此修正機制從苔蘚中移植到人體細胞內。

令人驚訝的是，這些來自苔蘚的矯正器在人體內也開始按照自己的方式開始工作了。此項令人振奮的研究成果已發表於《核酸研究》（

Nucleic Acids Research

）雜誌。

苔蘚RNA編輯因子

在活細胞中，存在著許許多多的資訊流（traffic），如同置身與一個大型施工現場。

在陸地植物中，DNA形式的藍圖不僅儲存於細胞核中，還存在於線粒體（細胞的發電廠）和葉綠體（光合作用單元）之中。

這些藍圖指導著蛋白質的構建，進而支援生命體的代謝過程。然而，藍圖資訊是如何線上粒體和葉綠體中傳遞的呢？——透過建立藍圖的轉錄本（RNA）來實現。轉錄本（RNA）隨後被用於生產所需的蛋白質。

然而，上述過程並不總是能完全順利進行。隨著時間的推移，突變會導致DNA內累積錯誤；而這些錯誤必須被糾正，才能得到功能正常的蛋白質。否則，細胞“工廠”的能源供應系統將崩潰。

乍一看，糾正策略似乎十分官僚：細胞並不直接在藍圖（DNA）中修正錯誤，而是透過所謂的RNA編輯過程在眾多轉錄本中逐一清理這些錯誤。

與凸版印刷相比，這就像手工校正每本書，而不是改進印版。波恩大學細胞與分子植物學研究所（IZMB）的Mareike Schallenberg-Rüdinger博士表示：“我們不清楚活細胞為什麼會做出這種努力。據推測，隨著植物從水中進化到陸地，突變增加了。”

2019年，由Volker Knoop教授領導的IZMB團隊成功地將RNA編輯過程（RNA editing processes）從苔蘚植物移植到大腸桿菌中。

結果表明，苔蘚的修復蛋白也可以修飾這些大腸桿菌的RNA。

現在，細胞與分子植物學研究所的研究人員，以及波恩大學遺傳學研究所Oliver J。 Gruss教授領導的團隊，已經將研究更進一步：他們將RNA編輯機制（RNA editing machinery）從苔蘚轉移到標準的人類細胞系中，包括腎臟細胞和癌細胞。此研究的第一作者Elena Lesch表示：“陸地植物校正機制在人類細胞中也起作用，而之前我們對此毫無所知。”

但這並不是此研究的全部

：RNA編輯機PPR56和PPR65——在苔蘚中只作用於線粒體——也會在人類細胞的細胞核RNA轉錄本中，引入核苷酸變化。

https：//academic。oup。com/nar/advance-article/doi/10。1093/nar/gkac752/6701594？login=false

900多個人類轉錄組RNA脫靶點被識別

此研究解決了植物細胞器C-to-U RNA編輯因子是否可以功能性地轉移到動物細胞的核細胞質環境中的問題。為此，研究團隊設計了兩種不同的植物線粒體DYW型RNA編輯因子，用於在人類細胞中表達。PPR56和PPR65最近已被證明可以忠實地對其同源線粒體靶標nad4eU272SL和ccmFCeU103PS進行RNA編輯，在大腸桿菌中作為異源細菌表達系統。

根據特定的構建體和細胞系，

研究者始終如一地在PPR56和PPR65的同源靶位點觀察到高達72%的C-U轉化的高效RNA編輯。

使用廣泛的轉錄組分析，研究團隊發現，

PPR56影響約900個RNA脫靶點，其與內源性人類轉錄組中的天然靶標顯著相似。

在FACS分選的IMR-90細胞中PPR56的脫靶目標

此外，PPR56的五肽重複陣列中特定的單氨基酸交換導致可預測的重新靶向修飾的靶標，並在各自的脫靶集中發生根本性變化。進而研究者得出結論：1。天然植物PPR型RNA編輯因子的功能不僅限於原核型遺傳系統，它們還可以在人類細胞的核細胞質環境中忠實地操作。2。它們的RNA靶向行為可以很容易地縱。

因此，它們甚至可能在未來用於設計人類RNA編輯，也可能用於其他真核轉錄組，並可能發展成為補充基因組編輯方法的寶貴工具。

參考資料：

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

注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。

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