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A-to-I RNA編輯事件新近起源自G-to-A突變位點
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在轉錄過程中,生物體以DNA為模板,將A、T、G、C四種堿基分別轉錄為A、U、G、C,從而保證了遺傳信息從DNA到RNA的準確傳遞。然而,在RNA層面,存在一種A-to-I RNA編輯現(xiàn)象,可將RNA分子中的A編輯為I(次黃嘌呤),從而造成DNA與其轉錄的RNA產物在這些位點的差異。在靈長類中,A-to-I RNA編輯位點數(shù)以百萬計,且多位于不編碼蛋白質的基因組重復區(qū)域,因此,探究這類調控的生物學功能,就成為該領域亟待解決的難題。
近日,北京大學分子醫(yī)學研究所李川昀課題組通過開展人、猴比較轉錄組學研究,發(fā)現(xiàn)一類特殊的A-to-I RNA編輯事件:這些事件僅在特定物種或個體中存在,而在其他物種中(或該物種的其他個體),相應的DNA位置以核苷酸G的形式存在,因此不具有編輯功能。運用這一特殊集合,研究發(fā)現(xiàn)G-to-A突變位點是A-to-I編輯起源的熱點區(qū)域,并從理論上證明這些非編碼區(qū)的RNA編輯具有普遍功能。題為“Evolutionarily significant A-to-I RNA editing events originated through G-to-A mutations in primates”的研究論文在國際知名學術期刊《Genome Biology》雜志發(fā)表(https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-019-1638-y)。
這類特殊的編輯位點,為探究該調控的生物學功能提供了新角度。一方面,由于這些新調控事件是在G-to-A突變后形成的,通過研究群體中G、A等位基因的分布規(guī)律,就可以對該調控的整體功能進行推斷:研究表明,這些新近起源的編輯事件受到選擇,提示RNA編輯具有普遍性的生物功能;另一方面,由于這些新近起源的RNA編輯事件在其他近緣物種中是缺失的,因此,探究RNA編輯功能的問題,就可以轉化為對包含或缺失RNA編輯事件的兩個物種間進行比較的問題:通過比較這些位點所在基因在表達、剪接、出核等方面的物種間差異,可為揭示RNA編輯事件的普遍功能提供新角度。
李川昀課題組長期運用猴作為人類近緣模式動物的優(yōu)勢,開展基因組學與生物信息學研究。他們精細解讀了猴基因組與轉錄組(Molecular Biology and Evolution, 2014, 2016),構建了權威的猴基因組知識庫RhesusBase(Nucleic Acids Research, 2013),并開展了一系列以猴為角度,探究人類演化與疾病的特色工作(PNAS, 2018; Nature Communications, 2018; Molecular Biology and Evolution, 2015, 2017; PLOS Genetics, 2012, 2014, 2015)。這些積累為本項工作的順利完成奠定了基礎。
?北京大學分子醫(yī)學研究所博士生安妮、丁晚秋,協(xié)和醫(yī)院楊欣壯博士擔任論文共同第一作者,李川昀研究員、陳加余博士擔任論文通訊作者。本項研究受到國家優(yōu)秀青年科學基金、中組部“萬人計劃”青年拔尖人才等經費支持。
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