近日,，來自深圳華大基因研究院和臺(tái)灣長庚大學(xué)的研究人員研發(fā)了一種對(duì)人類轉(zhuǎn)錄組中的RNA編輯位點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定和分析的新型計(jì)算方法，并發(fā)現(xiàn)人類轉(zhuǎn)錄組中存在大量的RNA編輯現(xiàn)象,，該成果于2012年2月12日在國際著名雜志《自然-生物技術(shù)》（Nature Biotechnology）上在線發(fā)表,。本研究利用最新的RNA-seq技術(shù)對(duì)人類個(gè)體中的RNA編輯位點(diǎn)進(jìn)行了準(zhǔn)確,、全面的檢測(cè)和廣泛的分析，對(duì)提高研究人員采用新一代測(cè)序技術(shù)對(duì)RNA編輯進(jìn)行研究及進(jìn)一步了解RNA編輯與人類發(fā)育以及正?；蚣膊〉炔煌頎顟B(tài)的關(guān)系發(fā)揮了重要的作用,。
RNA編輯是指DNA轉(zhuǎn)錄成RNA前體（pre-RNA）后，RNA序列內(nèi)一些特異位點(diǎn)的核苷酸發(fā)生刪除,、添加或修飾等變化,，使得RNA所攜帶的遺傳信息發(fā)生改變的過程。這種改變影響了基因的表達(dá),，使得一個(gè)基因可能產(chǎn)生幾種結(jié)構(gòu)和功能不同的蛋白質(zhì),。RNA編輯在靈長類進(jìn)化和高級(jí)腦功能的發(fā)育等方面被視為重要因素。盡管科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)RNA編輯修飾機(jī)理進(jìn)行了一些研究,，如對(duì)遺傳信息的改變,、對(duì)RNA剪接和miRNA調(diào)控的影響等，但是對(duì)人類中RNA編輯的發(fā)生和作用仍知之甚少,。因此,，準(zhǔn)確全面地對(duì)RNA編輯位點(diǎn)的鑒定和分析是深入理解轉(zhuǎn)錄后修飾相關(guān)機(jī)制等方面研究的關(guān)鍵一步。
去年5月份,，來自美國賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院及北卡羅來納州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究小組在《科學(xué)》（Science）雜志上發(fā)表了一篇關(guān)于“RNA與DNA序列存廣泛差異”的文章,。研究人員發(fā)現(xiàn)大量的RNA與其模板DNA序列不一致，他們?cè)谕怙@子中發(fā)現(xiàn)了超過1萬個(gè)不同的位點(diǎn),。除部分不一致位點(diǎn)是已知的A到G的編輯類型外,，該研究小組還觀察到了所有12種可能的編輯類型，這表明mRNA有可能在將遺傳信息從細(xì)胞DNA攜帶至蛋白質(zhì)加工廠的過程中以某種未知的‘RNA編輯’機(jī)制進(jìn)行了重新編輯,，并且編輯發(fā)生的普遍性遠(yuǎn)超出原有的認(rèn)識(shí),。如果這一研究發(fā)現(xiàn)被證實(shí)是真實(shí)的，將會(huì)導(dǎo)致分子生物學(xué)中的“遺傳中心法則”被改寫,。然而,，一些科學(xué)家對(duì)此持懷疑態(tài)度,，他們認(rèn)為很大一部分RNA和DNA不一致的位點(diǎn)有可能是研究人員在使用高通量測(cè)序儀進(jìn)行測(cè)序時(shí)的系統(tǒng)誤差或生物信息學(xué)分析方法不夠嚴(yán)謹(jǐn)導(dǎo)致的假陽性。針對(duì)這些問題,，華大基因的研究人員研發(fā)了一個(gè)更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃惴ń獯鹱x者提出的各項(xiàng)質(zhì)疑,，這將對(duì)這一領(lǐng)域的進(jìn)一步研究帶來極大的幫助。
在本研究中,，科研人員采用新一代測(cè)序技術(shù)對(duì)已有全基因組測(cè)序的“炎黃一號(hào)”（YH）樣本的類淋巴細(xì)胞系進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,。通過比較分析，共鑒定出22,，688個(gè)RNA編輯位點(diǎn)，其中有21,，113個(gè)位點(diǎn)是由腺嘌呤（A）轉(zhuǎn)變?yōu)轼B嘌呤（G）,；有1，146個(gè)是單堿基之間的轉(zhuǎn)換（包括嘌呤與嘌呤之間的替換或嘧啶與嘧啶之間的替換）,；還有429個(gè)位點(diǎn)發(fā)生了單堿基顛換（嘌呤和嘧啶之間的替換）,。目前，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)在線公開發(fā)布（http：//yheditome.genomics.cn/mgb2/gbrowse）,。此外,，科研人員還在miRNAs中發(fā)現(xiàn)了44個(gè)編輯位點(diǎn)，表明RNA編輯和miRNA介導(dǎo)的基因表達(dá)調(diào)控可能存在某種聯(lián)系,。
文章第一作者,、華大基因科技合作事業(yè)部副總裁彭智宇說：“這些研究結(jié)果證明我們的新計(jì)算方法和流程能夠精準(zhǔn)、有效地對(duì)RNA編輯位點(diǎn)進(jìn)行鑒定和分析,。該方法在鑒定RNA編輯位點(diǎn)的過程中采用多重過濾方法,，有效排除假陽性結(jié)果，消除偏差,，從而可以準(zhǔn)確全面的反映人類全基因組RNA編輯的情況,。”
RNA-Seq技術(shù)又被稱為“全轉(zhuǎn)錄組鳥槍法測(cè)序”技術(shù)，其作為一種新一代測(cè)序技術(shù)在基因表達(dá)定量和基因結(jié)構(gòu)變化檢測(cè)等方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì),。華大基因執(zhí)行院長王俊教授說：“在這次研究中,，我們采用了RNA-Seq技術(shù)對(duì)樣本進(jìn)行測(cè)序，并研發(fā)了一套更加精確的新型計(jì)算方法去全面,、準(zhǔn)確地挖掘人的轉(zhuǎn)錄組中所存在的RNA編輯位點(diǎn),。我們希望在將來該方法能夠被應(yīng)用于大規(guī)模的RNA編輯研究中，為深層揭示RNA水平上基因調(diào)控的分子機(jī)制提供科學(xué)手段,。”（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/nbt.2122
PMC:
PMID:
Comprehensive analysis of RNA-Seq data reveals extensive RNA editing in a human transcriptome
Zhiyu Peng,1, 5 Yanbing Cheng,1, 5 Bertrand Chin-Ming Tan,2, 5 Lin Kang,1 Zhijian Tian,1 Yuankun Zhu,1 Wenwei Zhang,1 Yu Liang,1 Xueda Hu,1 Xuemei Tan,1 Jing Guo,1 Zirui Dong,1 Yan Liang,1 Li Bao1 & Jun Wang1, 3, 4
RNA editing is a post-transcriptional event that recodes hereditary information. Here we describe a comprehensive profile of the RNA editome of a male Han Chinese individual based on analysis of ~767 million sequencing reads from poly(A)+, poly(A)− and small RNA samples. We developed a computational pipeline that carefully controls for false positives while calling RNA editing events from genome and whole-transcriptome data of the same individual. We identified 22,688 RNA editing events in noncoding genes and introns, untranslated regions and coding sequences of protein-coding genes. Most changes (~93%) converted A to I(G), consistent with known editing mechanisms based on adenosine deaminase acting on RNA (ADAR). We also found evidence of other types of nucleotide changes; however, these were validated at lower rates. We found 44 editing sites in microRNAs (miRNAs), suggesting a potential link between RNA editing and miRNA-mediated regulation. Our approach facilitates large-scale studies to profile and compare editomes across a wide range of samples
