中山大學等開發RNA編輯新工具

　　CRISPR-Cas9系統使用一段引導RNA（其與Cas9蛋白結合起來才能發揮作用）來靶定一段DNA，并裂解雙鏈DNA。這一現象提出了一個問題：由一個Dicer結合RNA元件和一段反義RNA組成的一種人造小RNA（asRNA，是否也能用來誘導Dicer處理和降解一段特定的RNA呢？

　　為此，5月25日在國際腫瘤期刊《Oncotarget》發表的一項研究中，來自中山大學、深圳大學第一附屬醫院、汕頭大學等處的研究人員開發出一種新的方法——命名為DICERi，用于基因沉默或RNA編輯。中山大學生命科學學院的張勇教授、深圳大學第一附屬醫院的Weiren Huang和Zhiming Cai是這篇論文的共同通訊作者。

　　作為細菌和古生菌的適應性免疫防御，CRISPR/Cas9系統已經成為一種常規和強大的工具，用于基因組編輯，特別是II型細菌CRISPR/Cas9系統。CRISPR位點是由一系列的重復序列組成，被“間隔區”序列分開。“間隔區”序列與噬菌體的基因組以及其他易變的遺傳元件相匹配。重復間隔陣列被轉錄并處理以生成一段小crRNA，來識別靶序列。重復間隔區陣列兩側的元件是編碼Cas9的CRISPR/Cas9基因，即使用crRNA來引導靶位點裂解的一段雙鏈DNA核酸內切酶。

　　在靶位點下游的一段序列基序——稱為protospacer-adjacent motif (PAM)，對于裂解是至關重要的。CrRNA到Cas9的裝載，也需要一段小的tracrRNA，它被反轉錄成crRNA前體和RNase III。現在，科學家們已經成功地將crRNA與tracrRNA融合，來產生小的引導RNA，以簡化這個系統。

　　RNA干擾（RNAi）已經對我們關于“遺傳信息表達的調控機制”的觀點，提出了挑戰。它表明，在真核生物中，蛋白質和RNA分子都能調控基因的表達。首先，在細胞核中，Drosha將一段50-70nt的莖環前體（pre-miRNA）從一段初級轉錄物（pri-miRNA）上切除。然后，細胞核轉運受體exportin-5，將pre-miRNA運輸到細胞質中。隨后，pre-miRNA被Dicer裂解，從而生成了一段短的19-23nt的復式結構，在3’端具有2nt的懸突，5’末端被磷酸化。在短的復式結構被加載到一個多元核酸酶RISC上之后，一條鏈被釋放和降解，另一條鏈仍然被切斷為一段引導序列，來指導RISC破壞互補性的信使RNA（mRNA）。

　　受到CRISPR/Cas9系統的角色模型的啟發，該研究小組想知道，是否我們能夠引入一段人造的小RNA（asRNA，由Dicer結合RNA元件和一段反義RNA組成），來誘導Dicer處理和降解一段特定的RNA，就如同CRISPR/Cas9系統中用引導RNA來誘導Cas9裂解靶序列。

　　該研究小組開發出一種新方法，使用一段低聚物RNA作為一個蛋白質結合RNA元件，來誘導Dicer降解靶RNA。首先，他們選擇MALAT-1作為靶基因，并構建了一個asRNA表達載體。然后，他們測量了這些裝置對表達水平和表型變化的影響，例如細胞增殖、細胞遷移和細胞凋亡。

　　研究結果表明，與陰性對照相比，這種新方法能顯著抑制靶基因的表達水平以及功能。接下來，該研究小組共轉染了靶定Dicer的shRNA和對抗MALAT-1的asRNA，以確認抑制作用是由Dcier誘導的。DNA編輯或RNA編輯都已經廣泛用于生物學和治療學目的。它們能夠特異性地激活或抑制DNA或RNA，以調節基因網絡。相關閱讀：RNA編輯技術治療嚴重罕見病；Cancer Research：RNA編輯與食管癌；曹雪濤院士亮點推薦Science文章：重要的RNA編輯。

　　在這項研究中，研究人員重新改造了Dcier，并向RNA編輯添加了另一個成員。不同實驗方法的結果證實，這種假設是正確的。然而，進一步的工作——比如改善反義RNA和靶RNA之間的特定結合，應該能夠使這種新方法更具有適用性。

　　總而言之，這種新的方法是用于RNA編輯的一種新型、有效的工具，可能對于指導和重新連接基因網絡，具有廣泛的用途。