中山大学等开发RNA编辑新工具

　　CRISPR-Cas9系统使用一段引导RNA（其与Cas9蛋白结合起来才能发挥作用）来靶定一段DNA，并裂解双链DNA。这一现象提出了一个问题：由一个Dicer结合RNA元件和一段反义RNA组成的一种人造小RNA（asRNA，是否也能用来诱导Dicer处理和降解一段特定的RNA呢？

　　为此，5月25日在国际肿瘤期刊《Oncotarget》发表的一项研究中，来自中山大学、深圳大学第一附属医院、汕头大学等处的研究人员开发出一种新的方法——命名为DICERi，用于基因沉默或RNA编辑。中山大学生命科学学院的张勇教授、深圳大学第一附属医院的Weiren Huang和Zhiming Cai是这篇论文的共同通讯作者。

　　作为细菌和古生菌的适应性免疫防御，CRISPR/Cas9系统已经成为一种常规和强大的工具，用于基因组编辑，特别是II型细菌CRISPR/Cas9系统。CRISPR位点是由一系列的重复序列组成，被“间隔区”序列分开。“间隔区”序列与噬菌体的基因组以及其他易变的遗传元件相匹配。重复间隔阵列被转录并处理以生成一段小crRNA，来识别靶序列。重复间隔区阵列两侧的元件是编码Cas9的CRISPR/Cas9基因，即使用crRNA来引导靶位点裂解的一段双链DNA核酸内切酶。

　　在靶位点下游的一段序列基序——称为protospacer-adjacent motif (PAM)，对于裂解是至关重要的。CrRNA到Cas9的装载，也需要一段小的tracrRNA，它被反转录成crRNA前体和RNase III。现在，科学家们已经成功地将crRNA与tracrRNA融合，来产生小的引导RNA，以简化这个系统。

　　RNA干扰（RNAi）已经对我们关于“遗传信息表达的调控机制”的观点，提出了挑战。它表明，在真核生物中，蛋白质和RNA分子都能调控基因的表达。首先，在细胞核中，Drosha将一段50-70nt的茎环前体（pre-miRNA）从一段初级转录物（pri-miRNA）上切除。然后，细胞核转运受体exportin-5，将pre-miRNA运输到细胞质中。随后，pre-miRNA被Dicer裂解，从而生成了一段短的19-23nt的复式结构，在3’端具有2nt的悬突，5’末端被磷酸化。在短的复式结构被加载到一个多元核酸酶RISC上之后，一条链被释放和降解，另一条链仍然被切断为一段引导序列，来指导RISC破坏互补性的信使RNA（mRNA）。

　　受到CRISPR/Cas9系统的角色模型的启发，该研究小组想知道，是否我们能够引入一段人造的小RNA（asRNA，由Dicer结合RNA元件和一段反义RNA组成），来诱导Dicer处理和降解一段特定的RNA，就如同CRISPR/Cas9系统中用引导RNA来诱导Cas9裂解靶序列。

　　该研究小组开发出一种新方法，使用一段低聚物RNA作为一个蛋白质结合RNA元件，来诱导Dicer降解靶RNA。首先，他们选择MALAT-1作为靶基因，并构建了一个asRNA表达载体。然后，他们测量了这些装置对表达水平和表型变化的影响，例如细胞增殖、细胞迁移和细胞凋亡。

　　研究结果表明，与阴性对照相比，这种新方法能显著抑制靶基因的表达水平以及功能。接下来，该研究小组共转染了靶定Dicer的shRNA和对抗MALAT-1的asRNA，以确认抑制作用是由Dcier诱导的。DNA编辑或RNA编辑都已经广泛用于生物学和治疗学目的。它们能够特异性地激活或抑制DNA或RNA，以调节基因网络。相关阅读：RNA编辑技术治疗严重罕见病；Cancer Research：RNA编辑与食管癌；曹雪涛院士亮点推荐Science文章：重要的RNA编辑。

　　在这项研究中，研究人员重新改造了Dcier，并向RNA编辑添加了另一个成员。不同实验方法的结果证实，这种假设是正确的。然而，进一步的工作——比如改善反义RNA和靶RNA之间的特定结合，应该能够使这种新方法更具有适用性。

　　总而言之，这种新的方法是用于RNA编辑的一种新型、有效的工具，可能对于指导和重新连接基因网络，具有广泛的用途。