由布朗大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組編譯出了一份最大型、經(jīng)最嚴(yán)格驗(yàn)證的果蠅RNA編輯位點(diǎn)列表。該研究生成了關(guān)于這一模式生物基礎(chǔ)生物學(xué)的一些新見解，研究結(jié)果發(fā)表在9月29日的《自然結(jié)構(gòu)和分子生物學(xué)》（Nature Structural & Molecular Biology）雜志上。

這一“主列表”總共包含了3,581個(gè)位點(diǎn)，在這些位點(diǎn)ADAR酶可以將RNA分子中的“A”核苷酸換成“G”核苷酸。這樣看似很小的改變意義卻很大，因?yàn)樗淖兞斯?SPAN lang=EN-US>DNA中的遺傳指令執(zhí)行的方式，影響了包括正常的神經(jīng)和性發(fā)育在內(nèi)許多基礎(chǔ)功能。在人類，RNA編輯混亂與肌萎縮性側(cè)索硬化癥（ALS）及Acardi-Gutieres病密切相關(guān)。

這一新的編輯位點(diǎn)列表因此有可能幫助到數(shù)以千計(jì)從事“轉(zhuǎn)錄組”（transcriptome，由DNA轉(zhuǎn)錄生成的RNA分子）研究的科研人員，為他們提供了有關(guān)成千上萬可能發(fā)生的編輯改變的可靠信息。

論文的通訊作者、布朗大學(xué)分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和生物化學(xué)系生物學(xué)教授Robert Reenan說：“果蠅充當(dāng)了人們研究所有生物體中轉(zhuǎn)錄組的一種模型。但在RNA編輯研究的早期，這些位點(diǎn)目錄完全是偶然確定的——人們對目的基因進(jìn)行研究時(shí)大概發(fā)現(xiàn)一個(gè)位點(diǎn)。因此這些位點(diǎn)的數(shù)量增長緩慢?！?SPAN lang=EN-US>

事實(shí)上，早在10年前Reenan就作為共同作者發(fā)表了一篇引起一時(shí)轟動(dòng)的Science論文，論文中描述了56個(gè)新的RNA編輯位點(diǎn)，是當(dāng)時(shí)整個(gè)領(lǐng)域中已知位點(diǎn)數(shù)量兩倍還要多。

近期的一些研究工作編寫生成了一些較大的RNA編輯位點(diǎn)目錄，但其中包含許多的錯(cuò)誤。

為了避免這些錯(cuò)誤，Reenan和主要作者、研究生Georges St. Laurent及同事們，竭盡全力對1,799個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行了驗(yàn)證。他們與論文的公共資深作者、應(yīng)用數(shù)學(xué)教授Charles Lawrence預(yù)測了另外1,782個(gè)位點(diǎn)，并對這些位點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)嚴(yán)格抽樣驗(yàn)證。

研究小組估計(jì)采用他們的方法，這一包含3,581個(gè)直接觀察和預(yù)測位點(diǎn)的組合列表準(zhǔn)確性達(dá)到了87%。

論文的共同作者、博士后研究人員Yiannis Savva 說：“我們驗(yàn)證的這些位點(diǎn)，對于想在相同條件下完成同樣實(shí)驗(yàn)的任何研究人員來說，位點(diǎn)就應(yīng)當(dāng)存在在那。而在其他的論文中，他們只是完成了測序就說有一個(gè)編輯位點(diǎn)在那，但當(dāng)你進(jìn)行檢測時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)它并不存在?！?SPAN lang=EN-US>

研究人員利用可靠的Sanger測序方法，對他們利用高通量單分子測序技術(shù)已發(fā)現(xiàn)的所有候選編輯位點(diǎn)進(jìn)行了第二次檢測。他們將一個(gè)果蠅種群的測序RNA與它們的測序DNA，以及另一個(gè)遺傳工程改造使其缺失ADAR編輯酶的果蠅種群的RNA進(jìn)行了比較。通過比較這些序列，他們看到了不可能是由DNA變異（例如突變或SNP）導(dǎo)致，且不存在于缺乏編輯能力的果蠅體內(nèi)的A-G改變。

當(dāng)他們進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，他們將這些結(jié)果輸入到預(yù)測算法中。經(jīng)過多次迭代，計(jì)算機(jī)模型“學(xué)會(huì)”了如何做出越來越好的預(yù)測。他們最終發(fā)現(xiàn)77種不同的變量可幫助他們區(qū)分真正的編輯位點(diǎn)和并非編輯位點(diǎn)的核苷酸。

生物學(xué)見解

研究人員隨后探討了他們在數(shù)據(jù)中看到的一些模式的意義，并得出了一些認(rèn)識(shí)。

一是，有相當(dāng)多的編輯發(fā)生在不編碼生成蛋白質(zhì)的RNA部分。Lawrence說，編輯集中于少數(shù)的RNAs，提出了是什么導(dǎo)致了這樣的選擇性的一個(gè)問題。

“細(xì)胞是如何選擇對哪些RNA進(jìn)行編輯，而對哪些不進(jìn)行編輯，是一個(gè)有趣問題，”他說。

研究人員發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)的編輯位點(diǎn)往往存在更多的選擇性剪接，這意味著機(jī)體往往用它的遺傳指令組合不同的“配方”來生成某些蛋白質(zhì)。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，編輯最多的RNAs往往較少表達(dá)，降低了它們在機(jī)體內(nèi)發(fā)揮作用的頻率。

RNA編輯可幫助解釋相比于僅DNA差異所表明的，生物體彼此之間以及自身在不同的時(shí)間顯示出還要大得多的差異的原因。

“RNA編輯不僅讓蛋白質(zhì)組多樣化，也是讓轉(zhuǎn)錄組多樣化的一種途徑，”Reenan說。