北理工課題組在蛋白質與RNA相互作用領域發(fā)表綜述文章
發(fā)布日期：2024-07-26 供稿：生命學院 攝影：生命學院
編輯：肖雯 審核：常非 閱讀次數(shù)：
近日,，北京理工大學生命學院的金花教授團隊在WIREs RNA（Wiley Interdisciplinary Reviews - RNA）發(fā)表了題為“Revealing the hidden RBP-RNA interactions with RNA modification enzyme-based strategies”的綜述,。文章綜述了RNA修飾酶的特點和基于RNA修飾酶開發(fā)的蛋白質與RNA互作的研究方法。該工作以金花教授和博士生李沖為共同第一作者,，樸威蘭博士為通訊作者,，北京理工大學為第一通訊單位。
RNA結合蛋白（RNA-binding proteins,，RBPs）是生物體內強有力的多功能調節(jié)因子,，通過在多個水平上調節(jié)基因表達，在生物體發(fā)育,、代謝和各種疾病中發(fā)揮重要作用。對RBP功能深入研究的需求,，推動了RBP-RNA相互作用檢測方法的快速發(fā)展,。近年來,，將RNA修飾酶（RNA modification enzymes，RME）與感興趣的RBP融合的檢測方法開發(fā)成為一個熱門研究方向,。該文章綜述了包括作用于RNA的腺嘌呤脫氨基酶ADAR,、末端核苷酸轉移酶TENT和激活誘導的胞嘧啶脫氨酶/載脂蛋白B mRNA編輯酶催化多肽樣（AID/APOBEC）蛋白家族脫氨酶在內的，RNA修飾酶的生物學功能,、生物化學活性和來自于酶自身與其結構域和伴侶蛋白的底物特異性,。同時，討論了RNA修飾酶活性篩選系統(tǒng),，以及具有工程酶活性的RNA修飾酶突變,。此外，文章提供了基于RNA修飾酶和基于交聯(lián)和免疫純化（CLIP）的RBP靶標檢測策略的基本原理,、優(yōu)缺點和應用的系統(tǒng)概述,，包括基于A-G的RNA編輯酶鑒定RNA結合蛋白靶標的TRIBE（Targets of RNA-binding proteins Identified By Editing）、基于RNA加尾酶的方法RNA Tagging,、C-U的RNA編輯酶APOBEC1介導的編輯靶標分析技術STAMP（Surveying Targets by APOBEC-Mediated Profiling）,、CLIP-seq及其衍生技術 （圖1）。
這篇綜述指出經(jīng)典的CLIP方法存在抗體依賴性,、假陽性高,、重復性低的弊端，即使是改進后的iCLIP技術仍存在實驗操作繁瑣的缺點,，經(jīng)歷了十幾年的優(yōu)化過程后,，CLIP衍生技術走向了成熟。CLIP的改進版本構建了上百種RBP和RNA互作數(shù)據(jù)庫,，并且完成了高通量檢測方法ABC的開發(fā),。同時，文章也指出RBP-RME方法可以檢測細胞特異性的,、不同種類和不同亞細胞結構RNA靶標的特點,，并且具有同源異構體RNA（isoform）敏感性，這使得RBP-RME方法如TRIBE/STAMP具有潛在的強大功能,，進一步奠定了RBP-RME方法的基石地位,。文章首次提出RBP-RME方法的應用規(guī)則和測序方法選擇指南，并且在CLIP-seq為基礎的方法和RBP-RME方法兩者的選擇中給出具有參考價值的建議,。根據(jù)這篇論文,，人們可以洞察RNA修飾酶及RBP-RME方法的未來應用和改進方向。
遺傳與病理實驗室長期從事RNA編輯酶改造與檢測RBP-RNA互作方法的開發(fā)工作,。2021年,，在Science旗下的子刊Science Advances發(fā)表題為“TRIBE editing reveals specific mRNA targets of eIF4E-BP in Drosophila and in mammals”的研究論文，該論文在哺乳動物中利用TRIBE的改進版本HyperTRIBE證明,，在果蠅和哺乳動物體內mTOR抑制條件下,，eIF4E結合蛋白（4E-BP）通過eIF4E與一組特定的mRNA結合并抑制它們的翻譯,。這些結果解釋了4E-BP如何優(yōu)先抑制具有TOP基序的mRNA子集的翻譯，為4E-BP和它的靶標mRNA體內互作提供了第一個體內證據(jù),。2023年,，課題組樸威蘭博士和博士生李沖為共同第一作者，在International Journal of Molecular Sciences發(fā)表題為“Identification of RNA-Binding Protein Targets with HyperTRIBE in Saccharomyces cerevisiae ”的研究論文,。該文章通過將RBP融合到人類RNA編輯酶ADAR2的高活性催化結構域,，并在酵母細胞中表達融合蛋白，首次在酵母中建立了有效的HyperTRIBE技術,，鑒定了RNA結合蛋白KHD1p和BFR1p的RNA靶標,。
本實驗室和其他研究團隊的研究成果顯示，HyperTRIBE具有無需抗體,、背景低,、靈敏度高、重復性好,、文庫制備過程簡單等優(yōu)勢,，為釀酒酵母、哺乳動物,、果蠅和植物中RBP靶標的鑒定提供了可靠的策略（圖2）,。未來針對編輯酶的改造和其他RBP-RME方法的改進，將進一步提高RBP的RNA靶標鑒定效率并加深對生物學原理和人類健康與疾病的理解,。
實驗室相關研究由國家自然科學基金面上項目和中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助，北京理工大學生物與醫(yī)學工程公共實驗中心提供儀器,、技術等支持,。
全文鏈接：https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wrna.1863
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