1.文章简介
|
文章题目 |
RNA Duplex Map in Living Cells Reveals Higher-Order Transcriptome Structure |
|
中文题目 |
活细胞中RNA高级结构图谱揭示转录组高阶结构 |
|
期刊名 |
Cell IF: 32.242 |
|
发表时间 |
2016 |
|
实验材料 |
人HeLa cells, 人HEK293 cells, 小鼠ES cells. |
|
测序平台 |
Illumina NextSeq |
|
相关产品 |
转录组测序 |
2.研究背景
RNA功能的多样性可通过其碱基配对并形成复杂高级结构的特征而体现。来自斯坦福大学的Howard Y. Chang研究团队近日在Cell杂志上发表文章，展示了检测RNA高级结构的新方法。该方法基于可逆补骨脂素交联（psoralen crosslinking），可高分辨率地检测活细胞内RNA高级结构和互作组（interactome）特征。
3.研究内容
Chang团队的研究者们开发出了一种基于可逆补骨脂素交联（psoralen crosslinking）的方法PARIS，在活细胞中以近碱基对分辨率整体绘制RNA双联结构图谱。研究人员通过在三种人类和小鼠细胞类型中进行PARIS分析，描述了转录组内的常见远程结构、选择性构象及RNA-RNA反式相互作用。并通过对RNA结构进行进化分析，揭示了一些保守的RNA双联结构特征。
4.研究方法
取样：对人HeLa细胞，人HEK293细胞和小鼠胚胎干细胞进行psoralen处理交联后，通过2D胶分离纯化、邻位连接和去交联，进行建库、测序（图1）。
测序：采用Illumina NextSeq平台测序。
5.研究成果
1.PARIS技术展示RNA全局结构特征
通过PARIS技术，研究者们得到了大量远程的RNA双联结构（RNA duplex）。在此之前由于技术限制，对RNA双联结构的研究大多局限于200nt以下的跨度范围，而此次研究发现约29%-40%的RNA双联结构的跨度在200nt以上，而4%-11%的双联结构跨度甚至达到1000nt以上（图2）。研究者们也发现大量的RNA双联结构并非局限于mRNA中人为划分的5’ UTR、CDS或3’ UTR等区域内部，跨区域的RNA双联结构同样十分常见（图2）。
在通过PARIS技术找到大量RNA双联结构之后，研究者们开始关注具有进化上的保守性或协同变异特征的双联结构，希望从中筛选出有生物学功能的RNA高级结构。通过对比人和小鼠的PARIS数据，研究者们发现，尽管检测的细胞类型不同，RNA表达差异显著，仍然发现了大约3000个在人与小鼠之间保守的RNA双联结构（图3）。例如RPL8 mRNA，在人和小鼠细胞中分别检出44和46个RNA双联结构组，其中在两种生物中共同存在的RNA双联结构组为23个（图3）
研究者们应用PARIS技术在人和小鼠中发现了大量新的可变RNA双联结构（alternative RNA duplexes）（图4）。如在HeLa细胞中的TUBB mRNA具有复杂的可变结构，其中一段序列可与多达5个不同区域形成互斥的RNA双联结构组（图4）。在分析了RNA双联结构数量最多的50中mRNA之后，研究者们发现约20%-50%的双联结构有参与形成可变RNA双联结构，而其中相当一部分是3个以上互斥结构参与形成的可变RNA双联结构（图4）。
利用PARIS技术可高分辨率检测RNA-RNA反式作用位点。如细胞中小核仁RNA（snoRNA）和核糖体RNA（rRNA）的结合位点长度一般在10-20个碱基对之间，使用该技术可精确检出（图5）。多种非编码RNA通过RNA-RNA互作调控基因表达，该技术的应用可以促进对非编码RNA的功能和作用方式的研究。
原文出处：
Lu, Z., Zhang, Q. C., Lee, B., Flynn, R. A., Smith, M. A., Robinson, J. T., … Chang, H. Y. (2016). RNA Duplex Map in Living Cells Reveals Higher-Order Transcriptome Structure. Cell, 165(5), 1267–1279. doi:10.1016/j.cell.2016.04.028.