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RNA编辑酶ADAR2限制L1迁移率
作用于RNA（ADARS）的摘要腺苷脱氨酶是将腺苷转化为双链RNA中的插入（RNA编辑A-TO-I）的酶。adar1和adar2先前被报道为HIV-1前病毒因素。这项研究的目的是研究HIV-1表达期间ADAR2核糖核蛋白蛋白复合物的组成。通过在表达HIV-1然后进行质谱分析的细胞中使用双标记亲和力纯化程序，我们确定了10个非核糖体ADAR2-相互作用因子。先前发现了与长的散布元素1（Line1或L1）核糖核颗粒相关的这些蛋白质的很大一部分，并调节L1逆转录子的生命周期。考虑到我们先前证明ADAR1是Line-1逆转录座子活性的抑制剂，我们研究了ADAR2是否也起着相似的功能。为了达到这个目标，我们在过表达或消融的ADAR2的细胞中进行了特定的细胞培养逆转录分析。这些实验揭示了ADAR2作为L1反转座的抑制剂的新功能。此外，我们表明ADAR2结合了基底L1 RNP复合物。
加州大学圣地亚哥分校
摘要 作用于 RNA 的腺苷脱氨酶 (ADAR) 可以重新用于实现可编程的 RNA 编辑，然而它们的外源递送会导致转录组范围的脱靶，此外，对某些 RNA 基序（尤其是那些由 5' 鸟苷侧翼的 RNA 基序）的酶活性非常低，因此限制了它们作为转录组工程工具集的效用。为了解决这些问题，我们首先对 ADAR2 脱氨酶结构域进行了新的深度突变扫描，直接测量了 261 个残基上每个氨基酸替换对 RNA 编辑的影响。这使我们能够创建一个域范围的诱变图，同时还揭示了一种新的高活性变体，其在 5'-GAN-3' 基序处具有改进的酶活性。由于 ADAR 酶（尤其是高活性变体）的过度表达会导致转录组范围内的显著脱靶，我们接下来设计了一种分裂的 ADAR2 脱氨酶，与全长脱氨酶过度表达相比，其 RNA 编辑特异性提高了 100 倍以上。总之，我们预计 ADAR2 脱氨酶结构域的这种系统工程将使 ADAR 工具集在 RNA 生物技术应用中具有更广泛的用途。
RNA 时间戳可识别 RNA 测序中单个分子的年龄
目前的单细胞 RNA 测序 (RNA-seq) 方法仅提供有关基因表达动态的有限信息。我们在此介绍 RNA 时间戳，这是一种通过利用 RNA 编辑推断 RNA-seq 数据中单个 RNA 年龄的方法。为了引入时间戳，我们用一个报告基序标记 RNA，该基序由多个 MS2 结合位点组成，这些位点会募集与 MS2 衣壳蛋白融合的腺苷脱氨酶 ADAR2。ADAR2 与标记 RNA 结合会导致 A-to-I 编辑随时间累积，从而可以以小时级精度推断 RNA 的年龄。通过结合由同一启动子驱动的多个带时间戳的 RNA 的观察结果，我们可以确定启动子何时处于活跃状态。我们证明该系统可以推断多个过去转录事件的存在和时间。最后，我们应用该方法根据过去转录活动的时间来对单个细胞进行聚类。RNA 时间戳将允许将时间信息纳入 RNA-seq 工作流程。
编辑的作用是什么？了解腺苷脱氨酶作用于 RNA 的 A-to-I RNA 编辑的生理功能
腺苷到肌苷 (A-to-I) 编辑是一种 RNA 转录后修饰，可改变其序列、编码潜力和二级结构。在作用于 RNA 的腺苷脱氨酶 (ADAR) 蛋白 ADAR1 和 ADAR2 的催化下，A-to-I 编辑发生在小鼠的约 50 000 – 150 000 个位点上，而人类的位点则达到数百万个。绝大多数 A-to-I 编辑发生在重复元素中，这解释了物种间位点总数的差异。ADAR1 在哺乳动物中编辑的主要物种保守作用是抑制未编辑的细胞来源的内源性 RNA 引起的先天免疫激活。在没有编辑的情况下，反向配对序列（例如 Alu 元素）被认为会形成稳定的双链 RNA (dsRNA) 结构，从而触发 dsRNA 传感器（例如 MDA5）的激活。一小部分编辑位点位于编码序列内，并且在后生动物中进化保守。已证明 ADAR2 编辑对于大脑神经递质受体的重新编码具有生理重要性。此外，RNA 编辑的变化与各种病理状态有关，从严重的自身免疫性疾病 Aicardi-Goutières 综合征到各种神经发育和精神疾病以及癌症。但是，检测到编辑位点是否意味着功能重要性？人类和转基因小鼠模型中的遗传学研究以及进化基因组学已开始阐明 A-to-I 编辑在体内的作用。此外，最近的发展表明在癌症等病理条件下编辑可能具有不同的功能。
血脑屏障的生物学和模型在CRISPR中完善定位
CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) is a natural bacterial defense system against bacteriophage infection that has recently been harnessed for genome and tran- scriptome editing in a wide range of organisms based on the generation of double-strand DNA breaks (DSBs) and RNA cleavage (3, 24, 32, 47, 52, 58, 73, 76, 79, 91，127）。是根据工程II（CAS9）和VI型（CAS13）可编程核酸酶，DNA和RNA基础编辑，质量编辑以及CRISPR干扰/激活（CRISPRI/A）编辑（CRISPRI/A）编辑（CRISPRI/A）编辑，启用与基本疾病的校正和安装基本疾病的校正和安装，40个基本疾病的突变（30; 69–71、87、105、115、135），例如转录扰动（138）和表观遗传调节（94）。这些基于DNA的编辑器是通过没有DSB活性的死亡CAS9（DCAS9）或CAS9 Nickase（CAS9N）的融合而生成的，只有对胞嘧啶脱氨酶的活性（例如，APOBEC和C-TO-T编辑的APOBEC和辅助）或trans-FER RNA（TRNA）腺苷（TRNA）腺苷氨基氨基酶（例如，tada）（例如，tada）（37）（37）（37）（37）。RNA编辑系统是通过将DCAS13B/DCAS13D/DCAS13X融合而成的，没有RNA裂解活性与腺苷脱氨酶结构域（例如，ADAR2 DD用于A-TO-I编辑）或工程型胞质Deam-Inase Inase Insaine（例如，ADAR2DD）的87，C-TON 7，c-us-n.7，c.-ty 7，c c. 47，c. 47，c.-ty 7，c-ty 7，c-ty 7，c-us-c.-edy in 13，c-u-u--u-u-udy in 13，c-u-udy in 34，c-u-u--为了启用序列特异性基因组调节，DCAS蛋白还融合到多个基因调节效应子，例如逆转录酶（10），转录阻遏物和激活剂（40，101）和表观遗传性调节器（17，99）。
工程化的环状 ADAR 募集 RNA 可提高体内和体外 RNA 编辑的效率和保真度
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
RNA 编辑在有限数量的位点足以阻止小鼠大脑中的 MDA5 激活
作用于 RNA 1 的腺苷脱氨酶 (ADAR1) 是一种负责腺苷到肌苷 RNA 编辑的酶，由两种亚型组成：核 p110 和细胞质 p150。小鼠中 Adar1 或 Adar1 p150 基因的缺失会导致胚胎致死，并伴有干扰素刺激基因 (ISG) 的过表达，这是由于黑色素瘤分化相关蛋白 5 (MDA5) 对未编辑的内源转录本的异常识别所致。然而，在众多 RNA 编辑位点中，有多少 RNA 位点需要编辑，尤其是由 ADAR1 p150 编辑，以避免 MDA5 激活，以及 ADAR1 p110 是否有助于此功能仍不清楚。具体来说，ADAR1 p110 在小鼠脑中含量丰富，而 ADAR1 p150 的表达量微乎其微，而 ADAR1 突变会导致艾卡迪-痛风综合征，在这种综合征中，大脑是受影响最严重的器官之一，同时伴有 ISG 表达升高。因此，了解 RNA 编辑介导的预防大脑中 MDA5 活化的方法尤为重要。在这里，我们建立了 Adar1 p110 特异性敲除小鼠，在这种小鼠中未观察到 ISG 表达上调。这一结果表明 ADAR1 p150 介导的 RNA 编辑足以抑制 MDA5 活化。因此，我们进一步创建了 Adar1 p110 / Adar2 双敲除小鼠来确定 ADAR1 p150 介导的编辑位点。这项分析表明，尽管没有观察到 ISG 表达升高，但在 Adar1 p110 / Adar2 双敲除小鼠的大脑中，只有不到 2% 的编辑位点得以保留。值得注意的是，我们发现一些位点被高度编辑，与野生型小鼠的编辑位点相当，这表明存在 ADAR1 p150 特异性位点。这些数据表明，在非常有限的位点上进行 RNA 编辑（由少量 ADAR1 p150 介导）足以阻止 MDA5 激活，至少在小鼠大脑中是如此。
ADAR 缺陷会扰乱小鼠组织的整体剪接格局
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。
使用 SNAP- 进行精确高效的 C-to-U RNA 碱基编辑...
定点 RNA 碱基编辑能够实现遗传信息的瞬时和可控改变，代表了一种操纵细胞过程的最新策略，为新型治疗方式铺平了道路。虽然已经对引入腺苷到肌苷变化的工具进行了深入研究，但对胞苷到尿苷编辑的精确和可编程工具的工程设计却有些落后。在这里，我们证明，从 RESCUE-S 工具中获取的 ADAR2 腺苷脱氨酶进化而来的胞苷脱氨酶结构域在将 RNA 靶向机制从基于 Cas13 更改为基于 SNAP 标签时提供了非常高效且高度可编程的编辑。向导 RNA 化学的优化进一步允许在难以编辑的 5'-CCN 序列环境中显着提高编辑产量，从而提高了该工具的底物范围。关于编辑效率，SNAP-CDAR-S 在所有测试目标上都明显胜过 RESCUE-S 工具，并且在扰乱 β-catenin 通路方面也非常出色。 NGS 分析表明，这两种工具都存在类似、适度的全局脱靶 A 到 I 和 C 到 U 编辑。