尽管迄今为止已描述了数百种 RNA 修饰,但只有 RNA 编辑会导致 RNA 分子的核苷酸序列与基因组相比发生变化。在哺乳动物中,迄今为止已描述了两种 RNA 编辑,即腺苷到肌苷 (A-to-I) 编辑和胞苷到尿苷 (C-to-U) 编辑。RNA 测序技术的最新改进导致发现越来越多的编辑位点。这些方法功能强大但并非没有错误,因此必须对新描述的编辑位点进行常规验证。在对 DDX58 mRNA 进行其中一次验证时,除了 A-to-I RNA 编辑位点外,我们还遇到了假定的 U-to-C 编辑。这些 U-to-C 编辑存在于几种细胞系中,并且似乎受到特定环境刺激的调节。在人类长基因间非编码 RNA p21 (hLincRNA- p21) 中也观察到了同样的发现。更深入的分析表明,假定的 U-to-C 编辑是由从相同基因座转录的重叠反义 RNA 上的 A-to-I 编辑引起的。此类编辑事件发生在以相反方向转录的重叠基因上,最近已被证明具有免疫原性,并与自身免疫和免疫相关疾病有关。我们的发现也得到了深度转录组数据的证实,表明此类基因座可以通过同一基因座内 A-to-I 和 U-to-C 错配的存在来识别,在正义转录本和顺式天然反义转录本 (cis-NAT) 中都存在反射性 A-to-I 编辑,这意味着此类簇可能是功能相关的 ADAR1 编辑事件的标志。
图1.左图:DARPA 对可解释 AI 的概念化,改编自 [ 35 ]。右图:使用高级执行-选择-保留组织模型对 Weick 的感知属性 (1-7) 进行分类,改编自 [49]。执行包括感知和响应环境变化的属性;选择包括解释变化含义的属性;保留包括描述存储和使用先前经验的属性 [ 56 ]。我们的感知 AI 框架扩展了现有的可解释性和可解释性定义,以包括 Weick 的感知属性。
运行标题:A-to-I RNA 编辑影响前 mRNA 剪接 3 4 作者:5 Utkarsh Kapoor 1*、Konstantin Licht 1*、Fabian Amman 1,2、Tobias 6 Jakobi 3、David Martin 1、Christoph Dieterich 3 和 Michael F. Jantsch 1 7 8 9 1. 解剖学和细胞生物学中心,10 细胞和发育生物学系,11 维也纳医科大学 12 Schwarzspanierstrasse 17 13 A-1090 维也纳,奥地利 14 15 2. 理论生物化学研究所 16 维也纳大学 17 Währingerstrasse 17 18 A-1090 维也纳,奥地利 19 20
摘要 在感染巨牡蛎 (Crassostrea gigas) 的过程中,牡蛎疱疹病毒 1 (OsHV-1) RNA 会通过 A 到 I 的转化进行酶促修饰。与 OsHV-1 RNA 平行的 ADAR1 表达和超编辑活性的增加表明 dsRNA 编辑与抗病毒反应之间存在功能性联系。我们分析了 87 个 RNA 测序数据集,这些数据集来自暴露于 OsHV-1 的免疫致敏、抗性和易感牡蛎,以比较宿主和病毒转录本上的 ADAR 超编辑水平并追踪牡蛎基因上的超编辑。尽管在感染后期病毒 RNA 的编辑有所增加,但宿主 RNA 比病毒 RNA 更容易发生超编辑。一组占牡蛎转录组 0.5% 的基因(包括几个含三部分基序的序列)不断被超编辑。相反,我们鉴定出参与抗病毒反应、miRNA 成熟和表观遗传调控的基因,这些基因仅在特定条件下被过度编辑。尽管技术和生物学瓶颈阻碍了对双壳类“RNA 编辑组”的理解,但现有的工具和技术可以适用于双壳类软体动物。
摘要 在感染巨牡蛎 (Crassostrea gigas) 的过程中,牡蛎疱疹病毒 1 (OsHV-1) RNA 会通过 A 到 I 的转化进行酶促修饰。与 OsHV-1 RNA 平行的 ADAR1 表达和超编辑活性的增加表明 dsRNA 编辑与抗病毒反应之间存在功能性联系。我们分析了 87 个 RNA 测序数据集,这些数据集来自暴露于 OsHV-1 的免疫致敏、抗性和易感牡蛎,以比较宿主和病毒转录本上的 ADAR 超编辑水平并追踪牡蛎基因上的超编辑。尽管在感染后期病毒 RNA 的编辑有所增加,但宿主 RNA 比病毒 RNA 更容易发生超编辑。一组占牡蛎转录组 0.5% 的基因(包括几个含三部分基序的序列)不断被超编辑。相反,我们鉴定出参与抗病毒反应、miRNA 成熟和表观遗传调控的基因,这些基因仅在特定条件下被过度编辑。尽管技术和生物学瓶颈阻碍了对双壳类“RNA 编辑组”的理解,但现有的工具和技术可以适用于双壳类软体动物。
腺苷到肌苷的 RNA 编辑和前 mRNA 剪接主要在转录过程中发生并相互影响。在这里,我们使用缺乏两种编辑酶 ADAR(ADAR1)或 ADARB1(ADAR2)之一的小鼠来确定 RNA 编辑对不同组织剪接的转录组范围影响。我们发现 ADAR 对剪接的影响比 ADARB1 高 100 倍,尽管这两种酶都靶向相似数量的底物,并且有很大的共同重叠。一致地,差异剪接区域经常包含 ADAR 编辑位点。此外,催化失活的 ADAR 也会影响剪接,表明 ADAR 的 RNA 结合会影响剪接。相反,ADARB1 编辑位点在差异剪接区域的 5' 处富集。这些 ADARB1 介导的编辑事件中的几个会改变剪接共识序列,因此强烈影响某些 mRNA 的剪接。差异编辑位点和差异剪接位点之间的显著重叠表明,剪接的进化选择受到组织特异性编辑的调控。
自 2015 年发现寨卡病毒 (ZIKV) 与胎儿小头畸形之间存在联系以来,导致数千名婴儿出生时患有神经发育缺陷,无脊椎动物传播的虫媒病毒,包括蚊子传播的黄病毒,一直备受关注。我们最近的研究 (Piontkivska et al. 2017) 表明,RNA 编辑,特别是由作用于 RNA 的腺苷脱氨酶 (ADAR) 基因家族成员催化的腺苷到肌苷脱氨,在 ZIKV 的分子进化中发挥作用,可能是干扰素调节的抗病毒反应的一部分。然而,由于 ADAR 在神经转录组多样化中的双重作用,ADAR 介导的编辑也有可能影响关键宿主神经蛋白的表达和功能 (Piontkivska et al. 2019)。这反过来可能解释与许多虫媒病毒感染(包括西尼罗河病毒 (WNV) 感染)相关的神经系统症状的广度和严重程度。在这里,我们使用公开的完整 WNV 多聚蛋白序列来检查 ADAR 编辑的足迹。我们的结果表明,与 ZIKV 基因组类似,WNV 基因组反映了 ADAR 编辑的特征,这是作用于病毒基因组的进化力量之一,例如,表现为保守位点中 ADAR 抗性位点的比例高于具有核苷酸多态性的位点。这些结果进一步扩展了我们之前关于 ADAR 编辑作为 RNA 病毒的突变和进化力量的发现,并深入了解了病毒神经毒性和神经侵入性黄病毒感染引起的神经退行性背后的潜在机制。
E. 开发测试和操作测试。BT、DIFAR、LOFAR、DICASS、VLAD、DLC、EER 和 IEER 声纳浮标均已完成开发测试 (DT) 和操作测试 (OT)。ADAR 已完成系统有效性、ASW 平台和声纳浮标互操作性以及物流和性能规范合规性的 DT。ADAR DT-I 由马里兰州帕塔克森特河空中测试和评估中队一 (VX-1) 于 97 财政年度 (FY0) 成功完成。马里兰州帕塔克森特河海军航空作战中心飞机部 (NAWCAD) 从 98 财政年度第一季度到第四季度使用 S-3B 飞机(当时唯一能够进行测试的飞机)和声源与生产代表 ADAR 声纳浮标配合使用成功完成了 ADAR DT-II。 OT-II 由 VX-1 于 1998 年 10 月开始执行,并于 1998 年 12 月成功完成。
摘要:定点 RNA 编辑 (SDRE) 技术在治疗点突变引起的遗传疾病方面具有巨大潜力。我们小组和其他研究人员已经开发出利用作用于 RNA 的腺苷脱氨酶 (ADAR) 和引导 RNA 招募 ADAR 来靶向带有点突变的 RNA 的 SDRE 方法。一般来说,有效的 SDRE 依赖于引入相对于靶基因的大量引导 RNA。然而,对于基因治疗应用来说,实现较大的比例是不可能的。为了实现现实的比例,我们在此开发了一种系统,该系统可以使用由 ADAR 片段组成的融合蛋白和在单个构建体上包含每个基因一个拷贝的质粒载体将相等数量的基因和引导 RNA 引入培养细胞。我们将单个构建体转染到 HEK293T 细胞中并实现了相对较高的效率(高达 42%)。结果表明,当所有三个因素(靶基因、引导 RNA 和 ADAR 酶)的拷贝数相似时,可以实现有效的 SDRE。该方法有望在体内实现高效的基因修复,从而可应用于基因治疗。
基因组编辑工具,如锌指核酸酶、转录激活因子样效应核酸酶、CRISPR-Cas 系统和 CRISPR-Cas 衍生物(胞嘧啶和腺苷碱基编辑器),已广泛应用于基因组操作,并显示出它们的治疗潜力。除了基因组编辑技术之外,RNA 碱基编辑技术也得到了开发 1 。由于 RNA 编辑是可逆的、可调控的,并且不会导致基因组的永久性改变,因此它在治疗应用中可能具有一定的优势。对于腺苷的 RNA 编辑,作用于 RNA 的腺苷脱氨酶 (ADAR) 家族的成员,如 ADAR1(异构体 p110 和 p150)和 ADAR2(参考文献 2、3),已被设计用于将腺苷 (A) 精确转化为肌苷 (I) 1 。 ADAR1/2 的催化底物是双链 RNA,ADAR1/2 的脱氨酶结构域负责 A 到 I 的 RNA 编辑 4、5。肌苷被识别为鸟苷 (G),并在随后的细胞翻译过程中与胞苷 (C) 配对 3。为了实现靶向 RNA 编辑,ADAR 蛋白(或其脱氨酶结构域 ADAR DD)已与多种 RNA 靶向模块融合,例如 λ N 肽 6 – 8、SNAP 标签 9 – 13 和 Cas13 蛋白 14。此外,可以利用带有 R/G 基序的工程向导 RNA 与异位表达的 ADAR1 或 ADAR2 蛋白偶联来实现靶向 RNA 编辑 15 – 18。然而,外源编辑酶的异位表达与几个问题有关,包括基因组和/或 RNA 转录物的大量全局脱靶编辑 19 – 23 、免疫原性 24 – 27 、致癌性 28 – 30 和递送障碍 24 。 Stafforst 团队和我们自己报告的两种 RNA 编辑技术 RESTORE 31 和 LEAPER 32 利用内源性 ADAR 对 RNA 进行可编程编辑,而无需引入