在DNA編輯過程中防止脫靶RNA突變
在今天發(fā)表在“自然”雜志上的一項(xiàng)研究中,中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所的研究人員和他們的合作者證明了DNA堿基編輯器產(chǎn)生了數(shù)以萬計(jì)的脫靶RNA單核苷酸變體(SNV),這是以前被忽視的DNA基礎(chǔ)編輯風(fēng)險(xiǎn)的方面。研究人員還表明,通過向脫氨酶引入點(diǎn)突變可以消除這些脫靶SNV。
先前的一些研究已經(jīng)評估了由DNA堿基編輯引起的基因組DNA中的脫靶突變。同時(shí),DNA堿基編輯常用的脫氨酶經(jīng)常表現(xiàn)出RNA結(jié)合活性。例如,發(fā)現(xiàn)胞嘧啶堿基編輯器(CBE)中使用的胞嘧啶脫氨酶APOBEC1靶向DNA和RNA,并且發(fā)現(xiàn)腺嘌呤堿基編輯器(ABE)中使用的腺嘌呤脫氨酶TadA誘導(dǎo)RNA上的位點(diǎn)特異性肌苷形成。然而,尚未評估由DNA堿基編輯引起的任何潛在的RNA突變。
研究人員用CBE或ABE轉(zhuǎn)染HEK293T細(xì)胞。在通過細(xì)胞中的CBE和ABE驗(yàn)證DNA編輯的高靶上效率后,他們以125X的平均深度進(jìn)行RNA-seq并定量評估每個(gè)重復(fù)中的RNA SNV。為了評估DNA堿基編輯在RNA水平上的脫靶效應(yīng),研究人員首先計(jì)算了CBE或ABE處理細(xì)胞的每個(gè)重復(fù)中的脫靶RNA SNV。接下來,他們通過設(shè)計(jì)DNA堿基編輯器的脫氨酶來探索消除脫靶RNA SNV的可能性。
在CBE或ABE處理的細(xì)胞的每個(gè)重復(fù)中評估靶上編輯效率以保證有效編輯。然后將CBE和ABE處理組中的脫靶RNA SNV的數(shù)量與對照組進(jìn)行比較。他們在用DNA堿基編輯器處理的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了顯著更高數(shù)量的RNA SNV。另外,他們鑒定了這些脫靶RNA SNV的CBE和ABE特異性基序和遺傳區(qū)域。
為了消除基礎(chǔ)編輯的脫靶RNA活性,該團(tuán)隊(duì)研究了在基礎(chǔ)編輯中使用的脫氨酶引入點(diǎn)突變的效果。他們發(fā)現(xiàn)高保真變體將RNA脫靶SNV降低到基礎(chǔ)水平。
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