摘要：西奈山的研究人員已經(jīng)將人類一生中RNA被修改的數(shù)千個(gè)大腦位點(diǎn)編入目錄，這一過程被稱為腺苷到肌苷(a -to-i)編輯，為理解大腦發(fā)育的細(xì)胞和分子機(jī)制以及它們?nèi)绾斡绊懡】岛图膊√峁┝酥匾男峦緩健?/div>
西奈山的研究人員已經(jīng)將人類一生中RNA被修改的數(shù)千個(gè)大腦位點(diǎn)編入目錄，這一過程被稱為腺苷到肌苷(a -to-i)編輯，為理解大腦發(fā)育的細(xì)胞和分子機(jī)制以及它們?nèi)绾斡绊懡】岛图膊√峁┝酥匾男峦緩健?/div>
圖1 研究發(fā)現(xiàn)隨著年齡增長大腦中RNA編輯的速度是如何增加
圖2 Alu編輯活動(dòng)受到嚴(yán)格調(diào)控，并在整個(gè)神經(jīng)發(fā)育過程中增加
圖3 人類大腦發(fā)育和神經(jīng)元成熟過程中的Alu編輯指數(shù)
在《細(xì)胞報(bào)告》(Cell Reports)上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)描述了隨著個(gè)體年齡的增長，大腦中RNA編輯的速度是如何增加的，這對(duì)分析一系列神經(jīng)發(fā)育和衰老障礙中a -to- i編輯改變的病理有一定的意義。
圖1 研究發(fā)現(xiàn)隨著年齡增長大腦中RNA編輯的速度是如何增加
西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院精神病學(xué)、遺傳學(xué)和基因組科學(xué)助理教授、西維爾自閉癥研究和治療中心成員邁克爾·布林博士說:“我們的工作為通過a -to- i編輯在人類大腦發(fā)育過程中RNA修飾的貢獻(xiàn)提供了更細(xì)致和準(zhǔn)確的見解。”“該領(lǐng)域已經(jīng)確定了大腦中數(shù)百萬個(gè)A-to-I位點(diǎn)，這使得確定其中哪些位點(diǎn)可能具有生理重要性變得尤為具有挑戰(zhàn)性。”我們將范圍縮小到大約10,000個(gè)位點(diǎn)，這些位點(diǎn)具有從胎兒早期發(fā)育到晚期衰老的潛在功能作用。通過提供這些位點(diǎn)的圖譜，我們已經(jīng)打開了通過A-to-I RNA修飾進(jìn)一步了解大腦神經(jīng)發(fā)育的大門。”
DNA掌握著人類和其他生物的基因藍(lán)圖，但RNA實(shí)際上是執(zhí)行指令來創(chuàng)造功能性蛋白質(zhì)。積累在RNA上的修飾可以改變蛋白質(zhì)最終的功能。ADAR酶家族引入了這些單獨(dú)的A-to- i變化。在胎兒早期發(fā)育過程中，通過調(diào)節(jié)大腦中的突觸傳遞和神經(jīng)元信號(hào)，其中的少數(shù)編輯起著重要的生理作用。這項(xiàng)研究表明，在人類的一生中，大腦中的RNA積累了成千上萬個(gè)單獨(dú)的編輯，而這些變化很可能隨著我們年齡的增長而產(chǎn)生功能上的后果。
圖2 Alu編輯活動(dòng)受到嚴(yán)格調(diào)控，并在整個(gè)神經(jīng)發(fā)育過程中增加
西奈山的研究生成并編譯了超過800人的大腦rna序列數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)涵蓋了產(chǎn)前和產(chǎn)后發(fā)育的所有階段，從最早的胚胎祖細(xì)胞到百歲老人功能獨(dú)特的腦組織。這一廣泛的研究使研究人員能夠開發(fā)出一種模型，首次描述a -to- i編輯在一生中是如何演變的。在這種模式中，未編輯的RNA在胎兒發(fā)育時(shí)期被表達(dá)，并可能被翻譯成蛋白質(zhì)，而編輯過的RNA在成人大腦中更豐富。
布林博士指出:“這意味著在年齡較大的時(shí)候，a -to- i編輯的編輯率和頻率通常更高，包括穩(wěn)定RNA結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)RNA與microrna相互作用的方式。”他的研究團(tuán)隊(duì)還了解到，這些a -to- i位點(diǎn)的一個(gè)子集將新的氨基酸替換引入大腦的蛋白質(zhì)編碼區(qū)域，這一事件被稱為RNA重新編碼。這是一個(gè)特別重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)镽NA編碼對(duì)蛋白質(zhì)有直接的功能和/或結(jié)構(gòu)影響。
西奈山的研究小組還試圖回答這樣一個(gè)問題:隨著個(gè)體年齡的增長，基因變異可能如何解釋A-to-I編輯的一些差異。他們了解到，由于編輯位點(diǎn)在胎兒早期發(fā)育期間受到強(qiáng)烈調(diào)控，基于獨(dú)特的遺傳變異，數(shù)千個(gè)位點(diǎn)的編輯水平存在顯著差異。這種區(qū)別在出生后的發(fā)育過程中逐漸消失。從基礎(chǔ)科學(xué)的角度來看，研究人員發(fā)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)位點(diǎn)為未來通過a -to- i編輯操縱早期大腦發(fā)育的基本機(jī)制提供了許多途徑。
圖3 人類大腦發(fā)育和神經(jīng)元成熟過程中的Alu編輯指數(shù)
布林的實(shí)驗(yàn)室研究領(lǐng)域涉及功能基因組學(xué)、計(jì)算生物學(xué)和神經(jīng)科學(xué)，他此前的研究發(fā)現(xiàn)，患有神經(jīng)發(fā)育障礙的個(gè)體的腦組織中，A-to-I編輯被打亂了。
他說:“這項(xiàng)工作為我們提供了分析一系列神經(jīng)發(fā)育和衰老障礙中a -to- i編輯改變的病理影響的直接途徑。”“現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更清楚，闡明RNA編輯的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)可以為它們?cè)诖龠M(jìn)健康和疾病方面的作用提供獨(dú)特的見解。”
參考資料：
[1] Spatiotemporal and genetic regulation of A-to-I editing throughout human brain development
摘要：西奈山的研究人員已經(jīng)將人類一生中RNA被修改的數(shù)千個(gè)大腦位點(diǎn)編入目錄，這一過程被稱為腺苷到肌苷(a -to-i)編輯，為理解大腦發(fā)育的細(xì)胞和分子機(jī)制以及它們?nèi)绾斡绊懡】岛图膊√峁┝酥匾男峦緩健?/div>
西奈山的研究人員已經(jīng)將人類一生中RNA被修改的數(shù)千個(gè)大腦位點(diǎn)編入目錄，這一過程被稱為腺苷到肌苷(a -to-i)編輯，為理解大腦發(fā)育的細(xì)胞和分子機(jī)制以及它們?nèi)绾斡绊懡】岛图膊√峁┝酥匾男峦緩健?/div>
圖1 研究發(fā)現(xiàn)隨著年齡增長大腦中RNA編輯的速度是如何增加
圖2 Alu編輯活動(dòng)受到嚴(yán)格調(diào)控，并在整個(gè)神經(jīng)發(fā)育過程中增加
圖3 人類大腦發(fā)育和神經(jīng)元成熟過程中的Alu編輯指數(shù)
在《細(xì)胞報(bào)告》(Cell Reports)上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)描述了隨著個(gè)體年齡的增長，大腦中RNA編輯的速度是如何增加的，這對(duì)分析一系列神經(jīng)發(fā)育和衰老障礙中a -to- i編輯改變的病理有一定的意義。
圖1 研究發(fā)現(xiàn)隨著年齡增長大腦中RNA編輯的速度是如何增加
西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院精神病學(xué)、遺傳學(xué)和基因組科學(xué)助理教授、西維爾自閉癥研究和治療中心成員邁克爾·布林博士說:“我們的工作為通過a -to- i編輯在人類大腦發(fā)育過程中RNA修飾的貢獻(xiàn)提供了更細(xì)致和準(zhǔn)確的見解。”“該領(lǐng)域已經(jīng)確定了大腦中數(shù)百萬個(gè)A-to-I位點(diǎn)，這使得確定其中哪些位點(diǎn)可能具有生理重要性變得尤為具有挑戰(zhàn)性。”我們將范圍縮小到大約10,000個(gè)位點(diǎn)，這些位點(diǎn)具有從胎兒早期發(fā)育到晚期衰老的潛在功能作用。通過提供這些位點(diǎn)的圖譜，我們已經(jīng)打開了通過A-to-I RNA修飾進(jìn)一步了解大腦神經(jīng)發(fā)育的大門。”
DNA掌握著人類和其他生物的基因藍(lán)圖，但RNA實(shí)際上是執(zhí)行指令來創(chuàng)造功能性蛋白質(zhì)。積累在RNA上的修飾可以改變蛋白質(zhì)最終的功能。ADAR酶家族引入了這些單獨(dú)的A-to- i變化。在胎兒早期發(fā)育過程中，通過調(diào)節(jié)大腦中的突觸傳遞和神經(jīng)元信號(hào)，其中的少數(shù)編輯起著重要的生理作用。這項(xiàng)研究表明，在人類的一生中，大腦中的RNA積累了成千上萬個(gè)單獨(dú)的編輯，而這些變化很可能隨著我們年齡的增長而產(chǎn)生功能上的后果。
圖2 Alu編輯活動(dòng)受到嚴(yán)格調(diào)控，并在整個(gè)神經(jīng)發(fā)育過程中增加
西奈山的研究生成并編譯了超過800人的大腦rna序列數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)涵蓋了產(chǎn)前和產(chǎn)后發(fā)育的所有階段，從最早的胚胎祖細(xì)胞到百歲老人功能獨(dú)特的腦組織。這一廣泛的研究使研究人員能夠開發(fā)出一種模型，首次描述a -to- i編輯在一生中是如何演變的。在這種模式中，未編輯的RNA在胎兒發(fā)育時(shí)期被表達(dá)，并可能被翻譯成蛋白質(zhì)，而編輯過的RNA在成人大腦中更豐富。
布林博士指出:“這意味著在年齡較大的時(shí)候，a -to- i編輯的編輯率和頻率通常更高，包括穩(wěn)定RNA結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)RNA與microrna相互作用的方式。”他的研究團(tuán)隊(duì)還了解到，這些a -to- i位點(diǎn)的一個(gè)子集將新的氨基酸替換引入大腦的蛋白質(zhì)編碼區(qū)域，這一事件被稱為RNA重新編碼。這是一個(gè)特別重要的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)镽NA編碼對(duì)蛋白質(zhì)有直接的功能和/或結(jié)構(gòu)影響。
西奈山的研究小組還試圖回答這樣一個(gè)問題:隨著個(gè)體年齡的增長，基因變異可能如何解釋A-to-I編輯的一些差異。他們了解到，由于編輯位點(diǎn)在胎兒早期發(fā)育期間受到強(qiáng)烈調(diào)控，基于獨(dú)特的遺傳變異，數(shù)千個(gè)位點(diǎn)的編輯水平存在顯著差異。這種區(qū)別在出生后的發(fā)育過程中逐漸消失。從基礎(chǔ)科學(xué)的角度來看，研究人員發(fā)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)位點(diǎn)為未來通過a -to- i編輯操縱早期大腦發(fā)育的基本機(jī)制提供了許多途徑。
圖3 人類大腦發(fā)育和神經(jīng)元成熟過程中的Alu編輯指數(shù)
布林的實(shí)驗(yàn)室研究領(lǐng)域涉及功能基因組學(xué)、計(jì)算生物學(xué)和神經(jīng)科學(xué)，他此前的研究發(fā)現(xiàn)，患有神經(jīng)發(fā)育障礙的個(gè)體的腦組織中，A-to-I編輯被打亂了。
他說:“這項(xiàng)工作為我們提供了分析一系列神經(jīng)發(fā)育和衰老障礙中a -to- i編輯改變的病理影響的直接途徑。”“現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更清楚，闡明RNA編輯的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)可以為它們?cè)诖龠M(jìn)健康和疾病方面的作用提供獨(dú)特的見解。”
參考資料：
[1] Spatiotemporal and genetic regulation of A-to-I editing throughout human brain development
