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rna碱基编辑及其在疾病治疗中的研究进展

中国科学：生命科学 2024年第4期54卷 586-601页

作者：黄强罗楠庄元彭金英伊成器北京大学生命科学学院蛋白质与植物基因研究国家重点实验室北京100871 北京大学北大-清华生命科学联合中心北京100871 北京大学化学与分子工程学院化学生物系及合成与功能生物分子研究中心北京100871 核糖核酸北京研究中心北京100871

基于CRISPR的碱基编辑器是生物学研究的强大工具,并为遗传病的治疗带来新的希望.然而,DNA碱基编辑器的潜在脱靶效应却带来了治疗上的风险.相比之下,rna水平的碱基编辑具有相对灵活、可逆且风险较低的特点,并在纠正疾病相关点突变方面取... 详细信息

基于CRISPR的碱基编辑器是生物学研究的强大工具,并为遗传病的治疗带来新的希望.然而,DNA碱基编辑器的潜在脱靶效应却带来了治疗上的风险.相比之下,rna水平的碱基编辑具有相对灵活、可逆且风险较低的特点,并在纠正疾病相关点突变方面取得了重大进展,对生物学基础研究和治疗学的发展产生了深远的影响.本文总结了新兴的基于A-to-I、C-to-U、假尿嘧啶修饰等的rna碱基编辑器,全面概述了其设计、效率和在疾病治疗中的应用.最后,本文深入讨论了rna碱基编辑在疾病治疗上的局限性和可能的发展方向,以期对rna基因编辑实践提供理论参考.

关键词： rna编辑靶向修饰碱基编辑脱靶脱氨遗传病治疗

基于CRISPR-CasRx的rna病毒编辑体系构建

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分子植物育种 2024年

作者：白亚琳吴健韩守栋颜石宗浩李彩月张银超杨爱国刘旦中国农业科学院烟草研究所山东日照烟草有限公司莒县试验站山东临沂烟草有限公司

CRISPR-CasRx属于Ⅱ类Ⅵ-D型CRISPR-Cas编辑系统，可以靶向rna并对其进行干扰，具有效率高、特异性强和可编程的特点。本研究在烟草中建立了基于CRISPR-CasRx系统的高效编辑rna病毒体系，并对其效果和特异性进行了检测分析。根据烟草中... 详细信息

CRISPR-CasRx属于Ⅱ类Ⅵ-D型CRISPR-Cas编辑系统，可以靶向rna并对其进行干扰，具有效率高、特异性强和可编程的特点。本研究在烟草中建立了基于CRISPR-CasRx系统的高效编辑rna病毒体系，并对其效果和特异性进行了检测分析。根据烟草中密码子的偏好性对编码CasRx蛋白的基因序列进行优化，构建CRISPR-CasRx表达载体；设计靶向TMV不同位置的grna，验证其可行性和有效性。结果显示，CasRx介导的编辑系统能够抑制TMV积累、减轻病毒病症状，设计的2个grna对TMV的抑制效率分别95%和90%。说明本研究构建的CRISPR-CasRx表达载体可以特异并且高效的降解rna病毒，在品种改良和分子育种方面具有很强的应用潜力。

关键词： CRISPR-CasRx rna编辑烟草 rna病毒烟草花叶病毒

基于A-to-I rna编辑的列线图预测肺腺癌患者的总生存期

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浙江临床医学 2024年第1期26卷 4-8页

作者：朱鑫杰包德荣徐玉芬浙江中医药大学嘉兴学院联培基地 314000

目的应用ATIRE建立预后模型预测LUAD患者的总生存期(OS),并根据ATIRE风险评分和临床病理特征构建预测LUAD患者OS的列线图。方法从癌症基因组图谱(TCGA)数据库中下载LUAD患者的rna编辑数据、转录组数据及相应的临床资料,探讨与生存相关的... 详细信息

目的应用ATIRE建立预后模型预测LUAD患者的总生存期(OS),并根据ATIRE风险评分和临床病理特征构建预测LUAD患者OS的列线图。方法从癌症基因组图谱(TCGA)数据库中下载LUAD患者的rna编辑数据、转录组数据及相应的临床资料,探讨与生存相关的ATIRE。患者随机分为建模组(n=287)与验证组(n=192),通过单因素COX风险回归、套索算法(Lasso)回归以及多元逐步COX风险回归分析,识别与生存相关的ATIRE位点并建立ATIRE风险评分。构建列线图预测LUAD患者的OS。分析rna编辑与基因表达的相关性以及ATIRE对转录组表达的影响。结果确定了4个位点作为最优预后位点,ADAM19|chr5:156904952、CWF19L1|chr10:101992267、FOXK1|chr7:4809281、CPT1A|chr11:68523468。建立风险评分,高风险组的OS在建模组、验证组和所有患者组均明显降低。列线图在预测LUAD的OS方面表现良好。结论基于AITRE模型可作为预测LUAD生存率的新工具。

关键词：肺腺癌癌症基因组图谱 A-to-I rna编辑总生存期列线图

靶向HIV-1的Cas13a/crrna的快速筛选和抗病毒活力测定

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病毒学报 2024年

作者：王涛夏学娇马妍高阳周颖董廷涂茜马文博顾潮江武汉科技大学生命科学与健康学院

目前基于规律成簇的间隔短回文重复（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR）/CRISPR相关蛋白（Cas）系统的基因治疗在遗传病、肿瘤及感染性疾病等领域均取得重大突破，其中Cas13a属于VI型CRISPR系统，Ca... 详细信息

目前基于规律成簇的间隔短回文重复（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats, CRISPR）/CRISPR相关蛋白（Cas）系统的基因治疗在遗传病、肿瘤及感染性疾病等领域均取得重大突破，其中Cas13a属于VI型CRISPR系统，Cas13a蛋白在HIV感染细胞内crrna的引导下定位目标rna，切割核酸，同时激活Cas13a蛋白的附属效应（Collateral effect）可高效切割细胞内非特异性单链rna，从而诱导感染细胞凋亡，进一步破坏病毒库，是最有可能功能性治愈HIV的策略。本研究旨在筛选靶向HIV-1的高灵敏度crrna，进一步探索组合不同crrna对HIV-1的抑制效果，并在细胞转染水平证明Cas13a/crrna系统的附属切割活性及其诱导细胞凋亡。在LANL数据库中比对HIV-1各亚型毒株序列，获得各功能蛋白高度保守区。同时，结合HIV数据库中rna的剪接供体及受体位点信息；然后利用MPRDOCK软件进行crrna与LwCas13a的分子对接并计算结合复合物的自由能大小选定一组crrna池；再以荧光标记rna探针与LwCas13a蛋白组成可视化检测体系，以FAM荧光信号强弱确定了最有效的crrna。构建LwCas13a和crrna的共表达质粒，通过共转染HIV全长感染性克隆质粒和含单个或多个crrna组合的LwCas13a的表达质粒到HEK293T细胞中，根据转染细胞及其上清再感染细胞中萤光素酶和病毒结构蛋白rna表达水平来判定CRISPR-Cas13a系统对HIV基因表达的抑制效率。初步筛选出优选的27条crrna并结合切割荧光强弱从中筛选出8条高灵敏度crrna。细胞共转染实验表明，靶向病毒结构基因的单个crrna,crGag2,crPol1,crA53能降低HIV-1子代病毒rna表达降低了43.2%～58.3%，同样，再次感染实验也证明子代病毒活性滴度降低了38%～74.6%。进一步的结果证明，4个crrna(crD15,crA53,crGag2,crPol1)联用比单个crrna表达降低了86.4%，比两个crrnas降低了64.9%，同时在共转染HEK293T细胞中观察到Cas13a蛋白的附属切割活性及其诱导细胞凋亡。我们建立的CRISPR/Cas13a系统能够显著抑制HIV病毒复制和子代病毒产生并诱导细胞凋亡，为HIV的治疗提供了一种新的工具。

关键词： HIV-1 CRISPR/Cas13a 分子对接 rna编辑

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rna编辑的研究进展

生物技术通报 2022年第1期38卷 1-14页

作者：朱琳鲜凤君张倩楠胡骏武汉大学生命科学学院杂交水稻国家重点实验室武汉430072

rna编辑,即通过碱基的插入、删除和替换对rna进行的转录后加工过程,这一表观遗传现象也被认为是在rna水平上对遗传信息进行修复的一种修正机制。本文主要综述了目前植物中基于PPR基因家族等编辑复合体以及动物中关于CRISPR/Cas系统的两... 详细信息

rna编辑,即通过碱基的插入、删除和替换对rna进行的转录后加工过程,这一表观遗传现象也被认为是在rna水平上对遗传信息进行修复的一种修正机制。本文主要综述了目前植物中基于PPR基因家族等编辑复合体以及动物中关于CRISPR/Cas系统的两种rna编辑系统,并介绍了rna编辑在植物生长发育过程中的重要作用,并展望了rna编辑研究的未来应用前景。此外,本文总结了关于rna编辑数据库的最近研究进展,为后续的rna编辑研究提供一定的理论参考。

关键词： rna编辑细胞器 PPR蛋白 rna编辑复合体 CRISPR/Cas

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谷子叶绿体基因rna编辑位点的鉴定与分析

作物学报 2022年第4期48卷 873-885页

作者：杜晓芬王智兰韩康妮连世超李禹欣张林义王军山西农业大学谷子研究所/杂粮种质创新与分子育种山西省重点实验室/杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室山西长治046011

rna编辑是高等植物叶绿体基因转录后加工修饰的现象,它会影响叶绿体发育,导致植株叶片出现黄化或白化等表型。本研究以长农35号及其2份叶色突变体(E752和E1005)为试验材料,利用紫外分光光度计测定了苗期叶绿素含量,通过透射电镜观察了... 详细信息

rna编辑是高等植物叶绿体基因转录后加工修饰的现象,它会影响叶绿体发育,导致植株叶片出现黄化或白化等表型。本研究以长农35号及其2份叶色突变体(E752和E1005)为试验材料,利用紫外分光光度计测定了苗期叶绿素含量,通过透射电镜观察了叶绿体结构;利用在线工具Prep-Cp对谷子叶绿体基因rna编辑位点进行了预测,通过PCR、RT-PCR及测序等方法对预测到的编辑位点进行了验证,并与其他单子叶作物的编辑位点进行了比较分析;进一步利用荧光实时定量方法,分析rpoB及依赖PEP转录的光合途径相关基因(ndhG、psaA、psbA和rbcL)在不同发育时期的表达水平;最后,利用生物信息学分析ropB编辑前后蛋白二级结构的变化。结果表明,与长农35号相比,2份叶色突变体叶绿素含量显著降低,叶绿体发育异常;在谷子中,有10个叶绿体基因共计20个位点发生rna编辑,所有编辑位点均为胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)的转换,不同基因的编辑位点存在数量差异,其中ndhB编辑位点数量最多,共计6个;20个编辑位点中,有19个位点在物种进化上具有较高保守性,只有rpoC1-2753为谷子中特有的编辑位点;在长农35号及其2份叶色突变体中,rpoB的3个编辑位点(rpoB-467、rpoB-545和rpoB-560)存在编辑效率差异,而这种编辑效率的改变导致rpoB表达水平改变,进一步可能影响了ndhG、psaA、psbA和rbcL表达水平的变化;生物信息学分析表明,rpoB-467和rpoB-560编辑前后影响了蛋白二级结构。研究结果为解析叶绿体rna编辑参与谷子叶绿体发育的分子机制奠定了一定基础。

关键词：谷子叶绿体 rna编辑突变体

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rna编辑

生命科学 1999年第1期11卷 45-46,48页

作者：刘巍峰高东山东大学生命科学学院微生物系济南250100

ＲＮＡ编辑是一种基因转录产物所包含的信息在转录中或转录后被改变的过程，从某种意义上是对中心法则的一种扩展。本文以Ｋｉｎｅｔｏｐｌａｓｉｄ线粒体ＲＮＡ为例，对ＲＮＡ编辑反应的基本过程及反应模型进行了综述，并对可能参与编... 详细信息

ＲＮＡ编辑是一种基因转录产物所包含的信息在转录中或转录后被改变的过程，从某种意义上是对中心法则的一种扩展。本文以Ｋｉｎｅｔｏｐｌａｓｉｄ线粒体ＲＮＡ为例，对ＲＮＡ编辑反应的基本过程及反应模型进行了综述，并对可能参与编辑反应的反式因子及ＲＮＡ编辑反应类型与进化意义作了简单介绍。

关键词： rna编辑插入缺失 grna

二倍体紫苏线粒体基因组特征及其系统发育分析

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亚热带农业研究 2024年

作者：王茹罗永坚邱道寿 1.广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室 2.湖北民族学院林业与园艺学院

[目的]通过注释和组装二倍体紫苏线粒体基因组,旨在丰富其组学数据,为紫苏的种质鉴评和品种选育提供参考。[方法]利用Illumina和PacBio数据的组合,对二倍体紫苏的整个线粒体基因组进行了测序、注释和组装。[结果]组装得到的二倍体紫苏... 详细信息

[目的]通过注释和组装二倍体紫苏线粒体基因组,旨在丰富其组学数据,为紫苏的种质鉴评和品种选育提供参考。[方法]利用Illumina和PacBio数据的组合,对二倍体紫苏的整个线粒体基因组进行了测序、注释和组装。[结果]组装得到的二倍体紫苏线粒体基因组长301 156 bp,具有典型的环状结构。基因组的GC含量为45.23%,共鉴定出59个独特基因,包括37个编码蛋白质的基因、20个trna基因和2个rrna基因,其中8个编码蛋白质的基因含有18个内含子。二倍体紫苏线粒体基因组的密码子显示出明显的A/T偏好。检测到180个分散重复序列、78个简单序列重复和6个串联重复序列。此外,70个序列片段(12 680 bp)已从叶绿体转移到线粒体基因组,占整个线粒体基因组的4.23%。系统发育分析显示,在唇形科植物中,二倍体紫苏与丹参和Platostoma chinense最为密切相关。种间Ka/Ks比较表明,28个编码蛋白质的基因的Ka/Ks<1。[结论]本研究结果充实了二倍体紫苏线粒体基因组数据,可为其种质资源鉴评、新品种选育等研究提供理论依据。

关键词：二倍体紫苏序列特征系统发育分析 RSCU rna编辑线粒体

基于PacBio测序数据的蜜蜂球囊菌转录因子、融合基因及rna编辑事件的鉴定

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昆虫学报 2022年第1期65卷 63-72页

作者：许雅静吴鹰余岢骏孙明会刘佳美郭意龙徐细建鲍佳益康育欣陈大福郭睿付中民福建农林大学动物科学学院(蜂学学院) 福州350002 福建农林大学蜂疗研究所福州350002 江西省养蜂研究所南昌330000

【目的】本研究旨在利用已获得的PacBio单分子实时(single molecule real-time,SMRT)测序数据对蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis菌丝(AaM)和孢子(AaS)中的转录因子(TF)、融合基因和rna编辑事件进行鉴定和分析,以期丰富蜜蜂球囊菌的相关信息... 详细信息

【目的】本研究旨在利用已获得的PacBio单分子实时(single molecule real-time,SMRT)测序数据对蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis菌丝(AaM)和孢子(AaS)中的转录因子(TF)、融合基因和rna编辑事件进行鉴定和分析,以期丰富蜜蜂球囊菌的相关信息,并为进一步探究它们的功能提供理论依据。【方法】利用BLASTx工具将AaM和AaS的全长转录本序列比对到Nr,Swiss-Prot和KEGG数据库以获得一致性最高的蛋白序列,再利用hmmscan软件将上述蛋白序列比对到Plant TFdb数据库以获得TF的分类及注释信息。采用TOFU软件中的fusion_finder.py程序进行融合基因的预测,进而分析融合基因的序列和位置信息。使用SAMtools预测AaM和AaS中的rna编辑事件,再利用ANNOVAR软件对rna编辑事件进行注释,进而采用相关生物信息学软件对rna编辑位点基因进行GO功能和KEGG通路注释。【结果】在AaS中共鉴定到17个TF家族的213个TF,其中C2H2家族包含的TF成员最多。在AaM和AaS中分别鉴定到921和510个融合基因,二者共有的融合基因为510个,特有的融合基因分别为411和0个。在AaM和AaS中分别鉴定到547和191次rna编辑事件,其中AaM中同义单核苷酸突变的数量最多,AaS中非同义单核苷酸突变的数量最多。此外,在AaM中鉴定到12种碱基替换类型,其中发生C->T的rna编辑事件数量最多,达到158次;在AaS中鉴定到9种碱基替换类型,其中发生C->T和G->T的rna编辑事件数量最多,均有42次。AaM和AaS中rna编辑位点基因分别涉及19和24个GO功能条目;此外还能注释到11和20条KEGG通路。【结论】蜜蜂球囊菌的菌丝和孢子中含有丰富的TF、融合基因和rna编辑位点;转录因子C2H2家族与蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长发育和细胞活动具有潜在关联;rna编辑事件的碱基替换类型在蜜蜂球囊菌和其他物种中具有物种特异性;rna编辑可能在蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长和代谢中发挥作用。

关键词：蜜蜂球囊菌 PacBio测序 rna编辑转录因子融合基因