清華新聞網(wǎng)1月28日電 RNA分子能夠折疊成復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)，對(duì)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和非編碼RNA執(zhí)行特定功能至關(guān)重要?；罴?xì)胞內(nèi)部RNA結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)是解析RNA結(jié)構(gòu)如何參與調(diào)控各項(xiàng)生理過(guò)程的基礎(chǔ)。然而現(xiàn)有的RNA結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)不僅操作繁雜，還對(duì)RNA起始量有著很高的要求，這一局限性使得我們很難利用現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)數(shù)量稀少的樣品進(jìn)行RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)檢測(cè)。
1月24日，清華大學(xué)生命學(xué)院張強(qiáng)鋒課題組和清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院/免疫學(xué)研究所胡小玉課題組聯(lián)合在《自然科學(xué)基礎(chǔ)研究》（Fundamental Research）期刊上發(fā)表了題為“超低起始量全轉(zhuǎn)錄組RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)量新方法揭示巨噬細(xì)胞中Regnase-1調(diào)控機(jī)制”（An ultra low-input method for global RNA structure probing uncovers Regnase-1-mediated regulation in macrophages）的研究文章。該工作介紹了一種超低起始量的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)檢測(cè)的新技術(shù)smartSHAPE（如圖）。smartSHAPE通過(guò)結(jié)合隨機(jī)引物逆轉(zhuǎn)錄和磁珠上文庫(kù)構(gòu)建的策略提高了文庫(kù)構(gòu)建的效率；此外，該方法還引入了RNaseI消化步驟，進(jìn)一步提高RNA結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的信噪比。smartSHAPE技術(shù)只需要1ngRNA作為起始量就能獲得全轉(zhuǎn)錄組水平高精確度的RNA結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
接著，研究人員利用smartSHAPE在全轉(zhuǎn)錄組水平上檢測(cè)小鼠腸道巨噬細(xì)胞中RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)，這也是首個(gè)在全轉(zhuǎn)錄組水平研究哺乳動(dòng)物原代免疫細(xì)胞中RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的工作。通過(guò)構(gòu)建檸檬酸桿菌感染的小鼠腸道炎癥模型，研究人員從小鼠腸道中分選出兩種處于不同免疫狀態(tài)的巨噬細(xì)胞，Ly6Chi和Ly6Clow細(xì)胞。通過(guò)比較這兩種巨噬細(xì)胞RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)的差異，研究人員發(fā)現(xiàn)這些具有結(jié)構(gòu)差異的轉(zhuǎn)錄本富集在與免疫應(yīng)答相關(guān)的基因上，表明RNA結(jié)構(gòu)可能參與了免疫應(yīng)答相關(guān)的調(diào)控。
圖. 使用smartSHAPE對(duì)小鼠巨噬細(xì)胞進(jìn)行RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)檢測(cè)
另外，巨噬細(xì)胞受刺激后表達(dá)一類(lèi)細(xì)胞因子，編碼這些細(xì)胞因子的mRNA3’非編碼區(qū)域存在含有YRY(R: A或G, Y: C和U)的莖環(huán)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能夠招募RNA內(nèi)切酶Regnase-1迅速降解該基因，從而抑制免疫應(yīng)答。為了進(jìn)一步系統(tǒng)性研究RNA結(jié)構(gòu)在免疫應(yīng)答過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用，研究人員開(kāi)發(fā)了一套新的計(jì)算流程，利用巨噬細(xì)胞的smartSHAPE結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)出上千個(gè)潛在YRY莖環(huán)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)證明含有這些結(jié)構(gòu)元件的轉(zhuǎn)錄本能夠被Regnase-1調(diào)控，為進(jìn)一步深入研究巨噬細(xì)胞RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)奠定了良好基礎(chǔ)。
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心/北京市生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心/清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心張強(qiáng)鋒副教授和清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院/免疫學(xué)研究所的胡小玉教授為該文章的通訊作者。張強(qiáng)鋒課題組博士畢業(yè)生樸美玲、李盼，胡小玉課題組基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)博士生曾小敏，張強(qiáng)鋒課題組博士后王茜雯為該文章的共同第一作者。胡小玉課題組已畢業(yè)的康蘭博士為該工作做出了重要貢獻(xiàn)。北京大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院汪陽(yáng)明教授也在該工作中給予了大力的支持和幫助。該研究工作獲得了國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、北京市結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心及北京市生物結(jié)構(gòu)前沿研究中心、生命科學(xué)聯(lián)合中心、清華大學(xué)免疫學(xué)研究所的資助。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325821003113
供稿：生命學(xué)院
編輯：李若夢(mèng)
審核：周襄楠
