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苏建忠教授团队绘制视网膜发育中的A-to-I RNA编辑修饰图谱

发布时间:2022-05-18 09:44:51 浏览量:513

A-to-I RNA 编辑是在 mRNA 上广泛存在的一种转录后修饰,可以在 RNA 水平改变遗传物质。RNA 编辑修饰会导致视网膜发育以及功能的异常,但是在视网膜发育过程中RNA编辑修饰的全基因特征和作用机制仍不明确。2022年5月苏建忠教授团队在Computational and Structural Biotechnology Journal上正式发表题为Genome-wide characterization of RNA editing highlights roles of high editing events of glutamatergic synapse during mouse retinal development的研究论文,从小鼠视网膜发育的数据出发,建立开发了计算框架对RNA 编辑修饰事件进行了全基因组的从头识别筛选,首次绘制了视网膜中的 A-to-I RNA 编辑图谱,破译小鼠视网膜发育过程中通过 RNA 编辑进行的动态转录调控。

共识别了 2000 个高置信度RNA编辑位点,错误发现率估算小于10.7%。相对于现有小鼠的RNA编辑修饰位点资源,33.6%的RNA编辑位点是新识别的视网膜特异位点,且编辑修饰靶基因显著富集在视网膜发育和神经传递相关通路中。通过对基因组重复元件区域的RNA编辑修饰的详细表征和超编辑修饰分析,证实了小鼠 B1 重复元件,即人类 Alu 重复元件的序列同源重复元件,在小鼠视网膜中对 RNA 编辑修饰具有最大贡献,具有更高的 RNA 编辑水平和更密集的RNA编辑位点分布。B1和 Alu元件容易形成双链RNA结构,使得RNA编辑酶更易结合受到编辑修饰,这些结果支持编辑修饰酶的活性不受双链RNA特异性影响的观点。

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随后,通过机器学习算法,根据视网膜发育过程中的 RNA编辑水平动态变化确定了三种转录后修饰调控模式(RNA-editinghigh 模式,RNA-editingmedium模式和RNA-editinglow模式)。来自 RNA-editinghigh模式的编辑事件与谷氨酸能突触和调节突触传递显著相关。大多数非同义高RNA编辑位点被映射到谷氨酸能突触的离子通道基因中,这可能通过控制离子通道通透性和影响胞吐来调节神经传递。此外,这些非同义编辑位点在进化上是保守的,并且在小鼠和人类视网膜发育过程中都表现出持续增加的RNA编辑水平变化,甚至到发育后期达到百分百的编辑修饰。

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对单细胞 RNA-seq 数据的分析表明,在主要的视网膜细胞类型中,双极细胞和无长突细胞中RNA编辑酶的表达水平、RNA编辑位点数目和编辑修饰靶基因富集分数更高。说明编辑修饰酶RNA 编辑事件更倾向于发生在这两种主要的视网膜细胞类型中。那些来自RNA-editinghigh 模式的非同义编辑位点的靶基因在双极细胞和视网膜神经节细胞中富集分数更高,可通过改变通道离子通透性来介导视网膜神经节细胞分化。

该项研究得到国家自然科学基金、浙江省杰出青年科学基金等项目资助。温州医科大学附属眼视光医院苏建忠教授、周猛教授为共同通讯作者。硕士研究生李成浩、助理研究员史欣蕊博士为共同第一作者。

论文索引:Li C*, Shi X*, Yang J, Li K, Dai L, Zhang Y, Zhou M#, Su J#. Genome-wide characterization of RNA editing highlights roles of high editing events of glutamatergic synapse during mouse retinal development. Computational and Structural Biotechnology Journal, 2022, 20:2648-2656.  

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037022001854


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