子科生物報道:
蛋白激酶不僅參與調控真核細胞的分裂、分化和代謝等生命過程,并且在多細胞生物的免疫監控和個體行為決定等生理過程中,發揮著至關重要的作用。精確的酶活性調控是蛋白激酶發揮正常生理功能的分子基礎,已有的研究明確揭示:激酶活性的異常,是多種人類疾病發生的原因。因此,蛋白激酶活性調節的機制研究一直是生物學領域內的核心問題。纖毛是廣泛存在于真核細胞表面的細胞器。纖毛驅動細胞運動并參與細胞對外界信號的感知,其結構和功能的異常導致35種多系統纖毛疾病。纖毛激酶DYF-5的人類同源基因MAK突變導致色素性視網膜炎(Retinitis Pigmentosa),然而到目前為止,仍不清楚MAP 激酶的活性調控方式以及其發揮生物學功能的機制。歐光朔實驗室以線蟲纖毛為研究對象,針對過度活化的蛋白激酶展開了研究,發現RNA編輯能夠調控過度活化的纖毛激酶。
該成果于2021年8月27日,在國際著名刊物《科學》(Science)上發表了題為“RNA編輯限制過度活化的纖毛激酶"(RNA Editing Restricts Hyperactive Ciliary Kinases)的研究文章(research article),報道了RNA編輯調控纖毛激酶的研究成果。
這項工作表明激酶活性的信息被負反饋到激酶自身的RNA,通過編輯抑制其翻譯,從而限制激酶活性。蛋白質活性在基因轉錄水平上調控蛋白的生成廣為人知,但是蛋白質活性在轉錄后水平上通過RNA編輯限制該蛋白的翻譯則鮮有報道;這項工作豐富了我們對病理狀態下遺傳信息傳遞的認識。
RNA編輯調控活化的DYF-5CA激酶活性
歐光朔實驗室利用基因組編輯方法制備了DYF-5激酶組成型活化形式的線蟲品系(DYF-5CA),意外發現該線蟲的嗅覺纖毛產生了與DYF-5激酶缺失相同的表型。遺傳抑制子篩選鑒定到細胞核內負責RNA編輯的腺苷脫氨酶突變可以挽救DYF-5CA的纖毛異常。測序和生信分析發現編碼DYF-5CA的pre-mRNA上發生了大量的A-to-G的編輯,導致RNA剪切異常,DYF-5CA的蛋白翻譯被阻斷。DYF-5CA過度活化觸發其RNA被編輯。RNA編輯同樣限制其他纖毛激酶,提示該機制具有普適性。纖毛疾病相關蛋白不是理想的藥物靶標,纖毛疾病的臨床治療一直是相關領域的難點和痛點。這項工作表明纖毛激酶異常導致的纖毛缺陷可以通過抑制細胞核內的腺苷脫氨酶進行挽救,提示了纖毛疾病“纖毛外"干預的新思路。近年來人類基因組的外顯子測序鑒定到大量與遺傳疾病相關的變異,將這類突變引入模式動物,開展遺傳抑制子篩選,有望開發遺傳疾病治療的新策略。