北理工課題組在蛋白質(zhì)與RNA相互作用領(lǐng)域發(fā)表綜述文章
發(fā)布日期：2024-07-26 供稿：生命學(xué)院 攝影：生命學(xué)院
編輯：肖雯 審核：常非 閱讀次數(shù)：
近日,，北京理工大學(xué)生命學(xué)院的金花教授團(tuán)隊(duì)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(diǎn)和基于RNA修飾酶開發(fā)的蛋白質(zhì)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(xué)為第一通訊單位。
RNA結(jié)合蛋白（RNA-binding proteins,，RBPs）是生物體內(nèi)強(qiáng)有力的多功能調(diào)節(jié)因子,，通過在多個水平上調(diào)節(jié)基因表達(dá)，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(zhuǎn)移酶TENT和激活誘導(dǎo)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(nèi)的，RNA修飾酶的生物學(xué)功能、生物化學(xué)活性和來自于酶自身與其結(jié)構(gòu)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(biāo)檢測策略的基本原理、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用的系統(tǒng)概述,，包括基于A-G的RNA編輯酶鑒定RNA結(jié)合蛋白靶標(biāo)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(dǎo)的編輯靶標(biāo)分析技術(shù)STAMP（Surveying Targets by APOBEC-Mediated Profiling）,、CLIP-seq及其衍生技術(shù) （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(fù)性低的弊端，即使是改進(jìn)后的iCLIP技術(shù)仍存在實(shí)驗(yàn)操作繁瑣的缺點(diǎn),，經(jīng)歷了十幾年的優(yōu)化過程后,，CLIP衍生技術(shù)走向了成熟。CLIP的改進(jìn)版本構(gòu)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(xì)胞特異性的,、不同種類和不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)RNA靶標(biāo)的特點(diǎn),，并且具有同源異構(gòu)體RNA（isoform）敏感性，這使得RBP-RME方法如TRIBE/STAMP具有潛在的強(qiáng)大功能,，進(jìn)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(yīng)用規(guī)則和測序方法選擇指南，并且在CLIP-seq為基礎(chǔ)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(yīng)用和改進(jìn)方向。
遺傳與病理實(shí)驗(yàn)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(jìn)版本HyperTRIBE證明,，在果蠅和哺乳動物體內(nèi)mTOR抑制條件下,，eIF4E結(jié)合蛋白（4E-BP）通過eIF4E與一組特定的mRNA結(jié)合并抑制它們的翻譯。這些結(jié)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(biāo)mRNA體內(nèi)互作提供了第一個體內(nèi)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(jié)構(gòu)域,，并在酵母細(xì)胞中表達(dá)融合蛋白，首次在酵母中建立了有效的HyperTRIBE技術(shù),，鑒定了RNA結(jié)合蛋白KHD1p和BFR1p的RNA靶標(biāo),。
本實(shí)驗(yàn)室和其他研究團(tuán)隊(duì)的研究成果顯示，HyperTRIBE具有無需抗體,、背景低,、靈敏度高、重復(fù)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(biāo)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(jìn)，將進(jìn)一步提高RBP的RNA靶標(biāo)鑒定效率并加深對生物學(xué)原理和人類健康與疾病的理解,。
實(shí)驗(yàn)室相關(guān)研究由國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助，北京理工大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程公共實(shí)驗(yàn)中心提供儀器,、技術(shù)等支持,。
全文鏈接：https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wrna.1863
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