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陸生植物細胞普遍存在 RNA 編輯現象。早在 30 多年前，研究人員便首次發(fā)現植物線粒體中的胞苷-尿苷（C-to-U）RNA 編輯，隨后又發(fā)現，C-to-U 編輯不僅影響線粒體的轉錄，而且影響幾乎所有陸生植物葉綠體的轉錄。
RNA 編輯過程在動物和植物中截然不同：在植物的線粒體和葉綠體中多達數千個特定的胞苷轉化為尿苷，而在動物細胞核中多達數百萬個腺苷轉化為肌苷。目前，尚不清楚這兩種不同的 RNA 編輯器是否相互兼容。近日，來自波恩大學的一個研究小組已經成功將來自苔蘚植物的 RNA 編輯器移植到了人類細胞中，并發(fā)現這種來自苔蘚植物的 RNA 編輯器能夠在人體細胞中工作，這在未來可能被用于設計人類細胞 RNA 編輯，并可能被開發(fā)成一種有價值的工具來拓展目前基因編輯方法，同時也為人類遺傳病的治療提供新的途徑。（來源：Nucleic Acids Research）▲圖｜波恩大學細胞與分子植物學研究所 Mareike Schallenberg-Rüdinger 博士（來源：University of Bonn）先前的研究表明，植物 RNA 編輯過程中，基因組 DNA 突變在轉錄過程中得到修正，由此產生的 mRNA 序列可能與 DNA 預測不同，而這就導致翻譯的蛋白質與 DNA 序列預測的蛋白質不同。據推測，大約在 4 億到 5 億年前，最早的植物從水中遷移到陸地，強紫外線輻射下會導致 DNA 分子受損，所以，RNA 編輯可能是早期陸生植物隨進化過程演化來的一種機制。在陸生植物中，DNA 不僅存儲在細胞核中，還存儲在細胞的線粒體和葉綠體中。如果把植物細胞看作是一個建筑工地，那 DNA 攜帶的“藍圖信息”包含構建新陳代謝過程的蛋白質的“建筑說明”。但藍圖信息是如何在線粒體和葉綠體中進行傳遞的呢？研究發(fā)現，其通過創(chuàng)建藍圖所需部分的轉錄本（RNA）來實現的，植物利用這些信息生產所需要的蛋白質。然而，這一過程并不完全順利，因為隨著時間的推移，基因突變會導致 DNA 錯誤的積累，而為了獲得功能完善的蛋白質，必須修正這些錯誤，否則細胞的能源供應就會崩潰。在這個過程中，植物的修正策略卻顯得過于“簡單粗暴”，它們并不是直接修改基因錯誤，而是通過 RNA 轉錄過程在眾多轉錄本中進行逐個修正。“這就像是在書籍印刷過程中出現了印刷錯誤，不是去修改模板，而是去手工修改印刷好的每一本書籍。我們不知道為什么植物細胞為什么會采用這種方式，但根據之前的推測，這可能是植物從水中遷移到陸地慢慢進化而來?！?a style="font-size:16px;" data-miniprogram-appid="wx99cc64e6169731cc" data-miniprogram-path="pages/professor-detail/index?personage_id=75053&share=true" data-miniprogram-nickname="絡繹科學" href="" data-miniprogram-type="text" data-miniprogram-servicetype="" href="">Mareike Schallenberg-Rüdinger 博士說道。▲圖｜植物線粒體 PPR-DYW 脫氨酶在人類細胞轉錄物中特異性地編輯胞苷（來源：Nucleic Acids Research）早在 2019 年，已經有研究團隊成功地將苔蘚 RNA 編輯器移植到大腸桿菌中，結果顯示，苔蘚的修復蛋白也可以修飾大腸桿菌的 RNA。如今，Mareike Schallenberg-Rüdinger 團隊的研究更進一步。在這項研究中，他們將苔蘚的兩種線粒體 PPR 型編輯器（PPR56 和 PPR65）轉移到人類細胞中，以探索它們是否可以在人類細胞（腎細胞和癌細胞）環(huán)境中運行。試驗結果顯示，苔蘚細胞 PPR 編輯器可以在人類細胞中運行，PPR56 和 PPR65 不僅編輯了它們的原生共轉錄靶點，而且在人類轉錄組中編輯了不同的非靶點，比如，PPR56 在人類細胞的 900 多個靶點進行修正，相較之下，它在苔蘚細胞中僅僅負責 2 個修正位點，而且在人類細胞中 PPR56 的編輯效率高達 91%。“我們的研究結果表明，陸生植物糾正機制在人體細胞中也起作用，而這在以前是未知的?！痹撜撐牡牡谝蛔髡?Elena Lesch 博士表示。▲圖｜Mareike Schallenberg-Rüdinger 博士（左一）、 Elena Lesch 博士（左二）及實驗室團隊（來源：University of Bonn）然而，人類細胞中豐富的 RNA 編輯器靶點為進一步探索校正機制提供了更多機會，這可能是通過校正器誘導人類細胞中 RNA 發(fā)生變化的方法的基礎。他們的這項新研究，解決了苔蘚植物 C-to-U RNA 編輯是否可以在功能上轉移到人類細胞環(huán)境中的問題。對于接下來的研究工作，“如果我們能用 RNA 編輯器的方法糾正 DNA 中的錯誤位點，這也可能為人類遺傳病的治療提供新的思路，但這是否會奏效還有待進一步驗證，而這也是我們下一步的研究方向。”Mareike Schallenberg-Rüdinger 博士說。2.https://www./en/news/203-2022?set_language=en
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