植物细胞器RNA编辑因子的功能及其作用机制 *

在植物线粒体和叶绿体转录本上,数百个胞嘧啶(C)位点经脱氨基反应变为尿嘧啶(U),这是一种在转录本水平上对遗传信息进行修饰或调控的机制.在植物细胞器中,RNA编辑过程需要不同家族的RNA编辑因子相互作用组装成复杂的编辑复合体,特异地识别编辑位点进行编辑.最初的研究发现,植物RNA编辑受到高特异性五环肽重复(pentatricopeptide repeat, PPR)蛋白的调控,目前在植物中发现400多种PPR家族蛋白,编辑作用复杂.之后对RNA编辑因子互作蛋白/多细胞器RNA编辑因子(RNA editing factor interacting proteins /multiple organellar RNA editing factors,RIP/MORF),细胞器RNA识别基序(organelle RNA recognition motif,ORRM),细胞器锌指蛋白(organelle zinc-finger,OZ)等的研究表明,这些非PPR蛋白组分可以与PPR蛋白形成编辑复合体,共同参与编辑,且RNA编辑复合体具有多样性.RNA编辑因子的缺失会引起植物的生长发育受阻,果实成熟延迟等,对RNA编辑因子的研究显得尤为重要.对植物中RNA编辑因子的功能及其作用机制研究进展进行综述,旨在为后续RNA编辑的研究提供一定的参考.     

RNA编辑的研究进展

RNA编辑,即通过碱基的插入、删除和替换对RNA进行的转录后加工过程,这一表观遗传现象也被认为是在RNA水平上对遗传信息进行修复的一种修正机制.本文主要综述了目前植物中基于PPR基因家族等编辑复合体以及动物中关于CRISPR/Cas系统的两种RNA编辑系统,并介绍了RNA编辑在植物生长发育过程中的重要作用,并展望了RN...     

陆生植物叶绿体RNA编辑进化分析

RNA编辑现象存在于除地钱外的所有陆生植物中。对非维管植物(角苔、苔藓)和维管植物(蕨类、双子叶植物)中1 514个C-U RNA编辑位点从氨基酸转移概率、密码子转移概率、编辑位点在密码子中的位置、编辑位点-1位置碱基出现频率以及编辑位点+1位置碱基出现频率5个方面进行分析发现,双子叶植物叶绿体RNA编辑在密码子转移方面与其他陆生植物类群存在显著差异。     

高等植物叶绿体RNA编辑研究进展

RNA编辑普遍存在于陆生植物中,在高等植物叶绿体中以C→U的替换为主,可能是叶绿体产生功能蛋白的重要方式。近年来,使用体外分析、叶绿体转化和紫外交联等技术,使叶绿体RNA编辑机制的研究取得较大进展。本文对这些新的进展进行了概述,并对高等植物叶绿体RNA编辑研究中有待解决的问题进行了展望。     

PPR蛋白影响植物生长发育的研究进展

植物生长发育是一个极其复杂的生理生化过程,受内外因素共同作用。PPR蛋白是核基因编码的具有重复PPR基序的蛋白,分布广泛,在高等植物中数量巨大。PPR蛋白的靶标一般是线粒体和叶绿体中转录的RNA前体,多数可与MORF互作,参与线粒体和叶绿体基因的RNA编辑。PPR蛋白缺失的突变体植株多数呈现异常表型,影响植物的正常生长发育。本文就近年来发现的PPR蛋白结构、分布,与RNA编辑的关系,及其对植物生长发育的影响进行了综述。     

小麦叶绿体蛋白质编码基因RNA编辑位点的测定及与返白现象的关系

RNA编辑是一种转录后基因加工修饰现象,广泛存在于高等植物细胞器中。已有研究表明,RNA编辑与植物发生白化或者黄化有关。通过PCR、RT-PCR及测序的方法,对具有阶段性白化特性的小麦（Triticum aestivum）返白系FA85及其野生型矮变一号（Aibian 1）的叶绿体蛋白质编码基因RNA编辑位点进行了测定,在14个基因上发现了26个编辑位点。有5个编辑位点在2个株系之间存在编辑效率的差异,且这些差异的位点均位于编码叶绿体RNA聚合酶的基因上,其中3个位点编辑前后对应的蛋白质二级结构可能有差异。对2个株系叶绿体中PEP、NEP及PEP、NEP共同依赖基因转录水平的检测显示,除psbA和clpP外,其它基因在小麦返白系中的转录水平均有不同程度的下降。这种转录水平的显著下降及叶绿体RNA聚合酶基因上RNA编辑位点编辑效率的改变,可能与小麦返白系叶片的返白有关。     

新型RNA编辑系统在动物基因功能研究中的应用

RNA编辑指遗传信息转录后对RNA核苷酸序列的改变,包括碱基替换、核苷酸的插入和删除等过程。RNA编辑系统可分为基于CRISPR-Cas13和非CRISPR-Cas13 RNA编辑系统两种,该文分别阐述了两种系统的分子机制和编辑过程,并总结了新型RNA编辑系统的优势、缺陷以及应用价值。     

不同核背景对小麦V-CMS coxⅢ基因转录本编辑的影响

RNA编辑现象普遍存在于高等植物线粒体中,RNA编辑的不充分或偏离与植物细胞质雄性不育具有相关性。以V型小麦细胞质雄性不育恢复基因的近等基因系为材料,研究了不育系、保持系、恢复系和杂种F1 coxⅢ基因转录本编辑位点的差异,发现coxⅢ基因转录本共有14个编辑位点,其中有12个引起了氨基酸种类的变化。通过对不育系、保持系、恢复系和杂种F1线粒体RNA编辑频率的比较,发现引入恢复基因后,不育胞质中coxⅢ基因转录本的编辑频率明显提高,说明coxⅢ基因转录本的RNA编辑与细胞质雄性不育具有一定相关性。     

编辑机器:锥虫RNA编辑复合体(译文)

包括底物前体mRNA和指导RNA（gRNA)在内的核糖核蛋白复合体的装配和解装配是RNA编辑的起始和增殖的关键。本文讨论了这些复合体的组成,以及它们的装配是如何调控RNA编辑的。     

测序深度对RNA编辑识别算法的影响

RNA编辑是重要的转录后修饰过程,目前已有多种算法用于识别RNA编辑,本文主要研究小鼠中测序深度对RNA编辑识别算法的影响,从而为RNA编辑的研究给出建议的方法. 本文使用STAR比对软件将小鼠的RNA-seq数据进行序列比对,然后使用GATK识别SNV,并用Separate Method、GIREMI、RNAEditor 3种方法识别出RNA编辑位点. 最后对3种方法识别RNA编辑位点的共同部分、识别效率、识别稳定性、识别与测序深度的关系进行分析. 结果发现3种方法识别的编辑位点数目差异大,共有位点较少,随着测序深度的增加,识别的RNA编辑位点数也在增加. 结果表明RNA编辑识别算法在小鼠中的识别性能与测序深度呈正相关.     

植物细胞器RNA编辑因子的功能及其作用机制

在植物线粒体和叶绿体转录本上,数百个胞嘧啶(C)位点经脱氨基反应变为尿嘧啶(U),这是一种在转录本水平上对遗传信息进行修饰或调控的机制。在植物细胞器中,RNA编辑过程需要不同家族的RNA编辑因子相互作用组装成复杂的编辑复合体,特异地识别编辑位点进行编辑。最初的研究发现,植物RNA编辑受到高特异性五环肽重复(pentatricopeptide repeat,PPR)蛋白的调控,目前在植物中发现400多种PPR家族蛋白,编辑作用复杂。之后对RNA编辑因子互作蛋白/多细胞器RNA编辑因子(RNA editing factor interacting proteins/multiple organellar RNA editing factors,RIP/MORF)、细胞器RNA识别基序(organelle RNA recognition motif,ORRM)、细胞器锌指蛋白(organelle zinc-finger,OZ)等的研究表明,这些非PPR蛋白组分可以与PPR蛋白形成编辑复合体,共同参与编辑,且RNA编辑复合体具有多样性。RNA编辑因子的缺失会引起植物的生长发育受阻、果实成熟延迟等,对RNA编辑因子的研究显得尤为重要。对植物中RNA编辑因子的功能及其作用机制研究进展进行综述,旨在为后续RNA编辑的研究提供一定的参考。     

人A-to-I RNA编辑事件对外显子剪接增强子潜在影响的生物信息学分析

目的:研究人A-to-I RNA编辑事件对外显子剪接增强子(ESE)的潜在影响。方法:搜集文献报道的人A-to-I RNA编辑位点,并筛选包含有A-to-I RNA编辑位点的ESE,分析人A-to-I RNA编辑前后单碱基变化对ESE的潜在影响。结果:3640个A-to-I RNA编辑位点可能使其所在的ESE功能发生潜在改变;A-to-I RNA编辑事件对不同类型ESE的潜在影响不同。结论:A-to-I RNA编辑事件可能潜在影响ESE的功能,对ESE的潜在影响为量的调节,而非质的改变。     

基于机器学习的RNA编辑位点预测方法综述

RNA编辑是一个十分重要的生物细胞分子机制。作为转录后修饰的一步,它可以增加蛋白质组学多样性,改变转录产物的稳定性,调节基因表达等。RNA编辑失调会导致各种疾病,包括神经疾病和癌症。在动物中,腺苷到肌苷(A-to-I)的编辑是最普遍的。高通量测序技术的进步大大提高了在全局范围内检测和量化RNA编辑的能力,使得RNA编辑的大规模全基因组分析变得可行,产生了一系列基于高通量测序技术的RNA编辑位点预测方法。通过对这些方法进行介绍、总结和分析,为RNA编辑的进一步研究提供一些思路。     

基于CRISPR/Cas9系统的拟南芥双链结合蛋白AtHyl1基因编辑

RNA沉默是植物重要的抗病毒防御机制,双链RNA结合蛋白(dsRNA-binding proteins, DRB)是RNA沉默信号途径中的关键蛋白。DRB1/HYL1是拟南芥基因组编码的7个DRBs之一,本研究将人工合成含2个AtHyl1靶位点序列的串联t RNA-gRNA片段导入CRISPR/Cas9表达载体中,构建双靶点的CRISPR/Cas9表达载体,通过转化拟南芥dcl2drb4双突变体获得36株转基因阳性植株。对经测序分析可能已发生基因编辑的3株进行单克隆测序分析,测序结果表明均已发生编辑,获得了AtHyl1基因被编辑的拟南芥dcl2drb4突变体T_1代转基因植物。该结果为研究AtHyl1是否参与DCL4介导的抗病毒RNA沉默通路提供了帮助。     

PPR蛋白参与RNA编辑机制的研究进展

RNA编辑是一种发生在转录后核苷酸特异位点的加工修饰现象,包括核苷酸的插入、删除和改变.高等植物中RNA编辑主要发生在线粒体与叶绿体中,具有重要的生物学功能,其机制仍在探索中.而PPR蛋白作为RNA编辑的反式作用因子,成为近几年来分子生物学的研究热点.该文就PPR蛋白、RNA编辑及PPR蛋白参与RNA编辑的机制等进行了综述.     

腺苷酸脱氨酶介导的 RNA 编辑在神经系统疾病中的作用

在哺乳动物中枢神经系统中最常见的RNA编辑是由ADAR(腺苷酸脱氨酶)所介导的从腺苷酸(adnosine,A)到肌苷酸(inosine,I)的转录后修饰过程。许多研究表明RNA编辑对于维持中枢神经系统的稳态和动物正常的生理功能必不可少。因此,RNA编辑可能是神经发育、神经系统功能以及神经系统疾病之间关键性的联系。本综述旨在对目前ADAR介导的RNA编辑在中枢神经系统疾病中作用机制的相关研究加以归纳。     

CRISPR-Cas系统在植物基因组编辑中的研究进展

基因组定点编辑技术是研究基因功能和生物体改造的重要工具。CRISPR-Cas(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated proteins)系统是近年来发展的一种新型基因组编辑技术,该技术通过一段向导RNA和配套的核酸酶就可对特定的基因组序列进行定点编辑,具有简单高效、应用广泛的特点,受到了生物学家的广泛关注。本文着重介绍CRISPR-Cas系统在植物中的研究进展,包括CRISPR-Cas9系统在植物中的应用与完善、扩大基因组编辑范围的研究、Cas9切口酶和失活酶的拓展、特异性单碱基突变编辑系统的研究、无外源DNA污染的植物基因编辑技术的发展以及基因组编辑技术在作物育种上的应用等方面。同时也提出了还需解决的问题,并展望了基因组编辑系统在作物育种中的应用前景,为开展这一领域的研究工作提供参考。     

RNA编辑功能的研究进展

RNA编辑产生RNA和蛋白质多样性。最近研究表明,RNA编辑在抗体多样性、病毒应答、剪接调节和miRNA调节方面发挥重要作用,并且越来越多的证据表明,RNA编辑与脑发育和神经性疾病的发生有关。因此,深入理解RNA编辑的功能有望促进我们理解这一与疾病诊断和治疗有关的有趣机制。     

棉花叶绿体基因RNA编辑位点的测定及分析

陆生植物叶绿体RNA编辑是转录后基因表达调控的一种重要方式。该文在预测棉花（Gossypium hirsutum）叶绿体基因RNA编辑位点的基础上,选取中棉10（CRRI 10）为实验材料,采用PCR、RT-PCR及测序等方法,确定CRRI 10的27个叶绿体蛋白编码基因共有55个编辑位点,均是C→U的转换。与棉种柯字310（C310）的编辑位点比对后发现,CRRI 10多出accD-468和rpoC1-163两个编辑位点,同时缺失psbN-10。利用生物信息学分析这3个位点,rpoC1-163和psbN-10的编辑可能会改变各自蛋白的二级结构。对CRRI 10中55个编辑位点上游的顺式作用元件（？30–？1）分析显示,共有8组顺式作用元件的相似性达到60%或以上,推测各组中的编辑位点可能由相同的反式作用因子来识别。     

基因加倍对棉花线粒体atpA基因RNA编辑率的影响

植物线粒体基因组中存在RNA编辑（C-U）现象,且有完全编辑和部分编辑之分。棉花细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterile,CMS）系和保持系线粒体基因组中atpA基因各有两个拷贝,存在基因加倍现象,但atpA基因加倍对其RNA编辑率的影响尚不清楚。通过Southern blot、染色体步移技术确定出该基因每个拷贝具体的DNA序列,发现一个拷贝是完整的,一个拷贝是截短的。用RT-PCR、环化RT-PCR方法扩增出每个拷贝相应的cDNA,结果表明：棉花CMS系和保持系atpA基因完整拷贝和截短型拷贝都转录。完整拷贝、截短型拷贝中分别存在6、4个RNA编辑位点。完整拷贝6个RNA编辑位点在保持系中的编辑率都是100%;在CMS系中编辑率分别是100%、85%、100%、92%、100%、100%。截短型拷贝4个位点在保持系中的编辑率分别是55%、37%、55%、27%;在CMS系中编辑率分别是100%、90%、100%、100%。据此推测截短型拷贝在保持系中承受选择压较小,很可能已失去功能;而在CMS系中仍承受较大选择压,很可能具有新的功能。