北大药学院案例分享 | MST技术助力新型RNA编辑系统开发

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分享： 2023/12/21 14:13:53

Part 1

研究背景

RNA的A-to-I编辑是一种普遍发生于细胞中的转录后修饰。在RNA上，依赖腺苷脱氨酶（ADAR）介导的腺苷脱氨作用可以通过引导RNA和外源性ADAR酶实现对RNA特定位点的A-to-I编辑，从而通过纠正突变的RNA来实现疾病治疗。然而，外源性ADAR融合蛋白的异位表达会增加脱靶编辑的风险，故利用内源性ADAR蛋白的A-to-I的编辑策略更有发展前景。

Part 2

研究内容

2023年北京大学药学院汤新景教授开发出一种新颖且便捷的光触发位点特异性RNA编辑系统，并将研究成果发表在Cell Chemical Biology上。

为了开发内源性ADAR蛋白的A-to-I可控的编辑策略，作者设计了一种末端有胆固醇修饰的反义寡核苷酸（3’-笼式arASO）：由一段2’-OMe修饰的可编程反义域、用于与靶mRNA杂交的硫代磷酸修饰的3’端和位于5’端的用于招募ADAR蛋白的工程化GluR2 R/G基序组成，这种设计能通过招募内源性的ADAR蛋白来实现位点特异性的RNA A-to-I编辑。并且，作者通过2D细胞和3D肿瘤球的实验验证了3’-笼式arASO在的光触发A-to-I编辑能力。

图1：3’-笼式arASO编辑UAG终止密码子，启动EGFP表达

Part 3

MST技术应用

为了研究3’-笼式arASO抑制位点特异性的机制，作者使用MST技术检测了3’-笼式arASO与蛋白和核酸的互作：

ADAR1-p150是主要的RNA单碱基编辑器。MST技术确定了3’-笼式arASO与ADAR1-p150的结合亲和力与arASO与ADAR1-p150蛋白的亲和力接近，表明胆固醇修饰并不会对其在5’端的ADAR-招募结构域造成明显影响。

图2：MST技术检测ADAR1-p150与3’-笼式arASO/arASO亲和力

MST技术检测3’-笼式arASO与不配对的腺苷的单链靶RNA（ssRNA）的结合亲和力检测结果表明，3’-笼式arASO在没有光刺激的情况下与ssRNA（A·C错配）的结合亲和力比其阳性对照的结合亲和力低17.4倍，但在给予光照后，其亲和力恢复到与阳性对照组相当的水平（左图）。这表明，在3’-笼式arASO的反义结合域3’端的胆固醇修饰阻断了其与ssRNA（A·C错配）的结合。而胆固醇修饰对arASO与完全配对的ssRNA的结合亲和力没有影响（右图）。