近日🕤,意昂体育平台分子醫學研究所李川昀課題組與張秀琴研究員、中國科學院動物所張勇研究員等合作,在國際上首次獲得恒河猴全編輯組(RNA Editome),包含三萬多個RNA編輯位點🦇,涵蓋恒河猴多個體、多組織和多發育時期。進一步,他們通過恒河猴作為人類近緣物種的獨特視角📧,從分子演化角度證明了“RNA編輯”這一基因調控新層次的整體功能性,並首次闡釋了人類特有RNA編輯事件對人類轉錄組的調控👩🏽🍼。題為“RNA Editome in Rhesus Macaque Shaped by Purifying Selection”的研究論文在PLoS Genetics雜誌發表,題為“Evolutionary Interrogation of Human Biology in Well-annotated Genomic Framework of Rhesus Macaque”的研究論文作為封面文章(Cover Story)在Molecular Biology and Evolution雜誌發表。
RNA編輯可引起基因組與其編碼的轉錄組在特定位點的序列差異,在個體發育、復雜疾病調控中發揮重要作用🤸🏽♂️。然而🪨,如何準確鑒定RNA編輯位點是該領域面臨的一個技術挑戰👱🏽。已有多篇評論表明,2011年發表在Science雜誌的人類編輯組集合中,90%以上是由技術誤差導致的假陽性💪。在此背景下,人們只能把不同研究工作呈現出的編輯組異質性,籠統地歸因於調控“復雜性”。李川昀課題組運用恒河猴作為模式動物和人類近緣物種的雙重優勢,結合深度測序、質譜和低通量驗證,解決了RNA編輯鑒定中的多個技術難點,使恒河猴RNA編輯組實驗驗證率達到97%,呈現出高度的準確性、完整性和定量精度。同時,運用多組織、多個體數據,清晰地闡述了RNA編輯其實在很大程度上受控於ADAR基因介導的時空調控✌🏻,澄清了該領域當前對RNA編輯調控“復雜性”的含糊不當的認識🆚。
RNA編輯研究的另一個難點是其整體功能性。目前雖有個案研究揭示RNA編輯可以通過改變蛋白質的氨基酸組成從而在復雜疾病中發揮作用♚,但由高通量測序得到的數以萬計的編輯事件是否在整體上具有生物功能,仍有待詮釋🧊。通過跨物種的比較基因組學研究,本項工作發現自然選擇在維持RNA編輯組過程中發揮重要作用🖐,為闡明RNA編輯的整體功能性提供了更具說服力的分子演化證據。研究同時明確了人類特有RNA編輯事件對人類轉錄組的調控,為揭示人類特有性狀的分子基礎提供了新視角。
上述兩項進展得益於課題組前期研究的積累。他們前期建立的恒河猴基因組知識庫RhesusBase💆🏻♂️🔵,糾正了在1/3恒河猴基因結構註釋中存在的錯誤,為在恒河猴中開展功能基因組學研究鋪平了道路(Zhang et al, Nucleic Acids Res, 2013)。此外🦞,課題組前期運用恒河猴模型開展的分子演化研究(Xie et al, PLoS Genet, 2012)💫,從理論和方法學角度為研究RNA編輯的整體功能性奠定了必要的基礎。
意昂体育平台分子醫學研究所三年級碩博連讀研究生張仕堅、劉楚珺同學和於鵬博士為Molecular Biology and Evolution論文共同第一作者👛💁🏽,四年級研究生陳加余同學為PLoS Genetics論文第一作者👨💻。本項研究受到國家973項目和國家自然科學基金等項目支持🏷🧑🍳。
恒河猴全編輯組(PLoS Genetics, 2014; Mol Biol Evol, 2014)