細胞內存在著多種功能重要的雙鏈RNA結合蛋白，其中ADAR蛋白家族能結合到特定RNA的雙鏈區域，并催化A堿基發生脫氨基反應生成I堿基，導致A-to-I RNA編輯。在哺乳動物細胞中，ADAR蛋白家族含有三個成員：ADAR1、ADAR2及ADAR3，它們在多器官發育、大腦功能中發揮重要的功能。最近的研究表明ADAR1介導的非編碼區域RNA編輯可用于標記“自我”和“非我”RNA，在先天免疫系統中起了重要的負調控作用。由于RNA編輯的負調控效應，抑制ADAR1的編輯活性可以極大地促進腫瘤免疫療法的效果，因此ADAR1可以作為腫瘤免疫療法的重要靶標。
此外，ADAR蛋白可以用來進行定點RNA編輯。相比于DNA編輯，定點RNA編輯具有可控和可逆性，不影響基因組穩定性，并且可以只導入RNA而非蛋白，不會誘導免疫反應，在臨床上具有一系列優勢。目前已有多個研究利用特定的向導RNA招募ADAR蛋白進行定點RNA編輯，但是這一領域最大的問題之一是RNA編輯效率低。揭示內源ADAR如何有效的識別和編輯底物可以用于指導和優化RNA靶向編輯系統。
ADAR蛋白結合和編輯RNA雙鏈區域示意圖
近日，我校生命科學學院張銳教授研究團隊開發了一個高效的捕獲RNA結合蛋白雙鏈RNA底物的建庫測序技術（irCLASH）以及后續的一整套生物信息學分析方法；首次在轉錄組水平上系統地繪制了人類ADAR蛋白的內源雙鏈RNA底物圖譜；揭示了決定ADAR結合效率和編輯效率的底物特征和ADAR結合長雙鏈RNA的體內模型。
該研究利用irCLASH技術系統構建和分析了人類ADAR1、ADAR2及ADAR3的雙鏈RNA底物圖譜，發現與之前根據計算推導的研究設想不同，ADAR具有大量的、長距離的雙鏈RNA底物。該研究發現不完全互補配對的底物與ADAR蛋白也有很好的親和度，特別是ADAR2家族成員。研究還進一步揭示了決定ADAR結合效率和編輯效率的底物特征。irCLASH測序技術及后續的整套生物信息學分析方法的開發為研究雙鏈RNA結合蛋白的內源底物提供了新的工具。同時，該研究揭示的ADAR與底物相互作用及催化特性為研究人員開發高效的RNA編輯工具提供了資源寶庫及改進方向。
該項工作 (irCLASH reveals RNA substrates recognized by human ADARs) 于3月23日發表在《自然-結構和分子生物學》（Nature Structural & Molecular Biology）雜志，中山大學生命科學學院特聘副研究員宋玉龍博士及博士生楊文兵為該論文的并列第一作者，張銳教授為通訊作者。上述研究工作獲得國家重點研發計劃、廣東省重大科技專項、珠江人才計劃創新創業團隊和國家自然科學基金委等資金資助。
