曹雪涛院士亮点推荐Science文章:重要的RNA编辑
生物通/何嫱 · 2015/11/27
11月24日,曹雪涛院士在《Cell Research》杂志上发表了一篇题为“RNA editing by ADAR1 marks dsRNA as ‘self’”的文章,为我们亮点推荐了近期发布在《科学》(Science)杂志上的一项新研究成果。


曹雪涛(Xuetao Cao)院士是国际著名的免疫学家。其现任职浙江大学医学院、中国医学科学院、第二军医大学,主要从事肿瘤免疫治疗和分子免疫学方面的研究,曾在树突状细胞的免疫学和肿瘤的免疫与基因治疗研究方面获得重要成果,以通讯作者的身份在Nature Immunology、Nature Communications、Immunity等国内外知名杂志发表论文200多篇。2013年当选为Cell杂志的编委。

11月24日,曹雪涛院士在《Cell Research》杂志上发表了一篇题为“RNA editing by ADAR1 marks dsRNA as ‘self’”的文章,为我们亮点推荐了近期发布在《科学》(Science)杂志上的一项新研究成果。在这篇文章中,澳大利亚St. Vincen医学研究所的Carl R. Walkley领导的研究小组证实由ADAR1介导的RNA编辑将内源性双链RNA(dsRNA)标记为是“自我的”的分子。

区别自我和非我是免疫系统的核心任务。天然免疫系统是保护宿主抵御致病微生物入侵的第一道防线。宿主免疫系统对来自入侵病原体的外源RNAs做出响应,可以通过细胞溶质RNA传感器,如RIG-I、MDA5和LGP2来检测致病RNAs,并启动下游信号通路。然而却要避免这些传感器识别细胞质中的内源性RNAs。如何在标记出内源性的dsRNA为“自我”分子的同时,识别外源性的dsRNA为“非我”分子是免疫系统面对的一道难题。现在,Walkley等证实ADAR1可以介导对自我dsRNA的A-to-I(腺苷至肌苷)编辑,由此避免MDA5识别内源性dsRNA。

RNA标记是细胞让RNA分子中特异核苷酸序列发生特殊改变的一个分子过程。在人类,A-to-I是最常见的RNA编辑类型,其由ADAR蛋白催化。在这篇Science文章中,Walkley等将RNA编辑与RNA识别联系起来,为像MDA5一类的RNA传感器对内源性dsRNA不产生反应提供了一种解释,并阐明了ADAR1一个至关重要的生理学作用。

2008年,Walkley研究小组在《Nature Immunology》杂志上报告称,证实ADAR1是维持造血干细胞(HSCs)和抑制干扰素(IFN)的必要条件。ADAR1催化的A-to-I RNA编辑是抑制IFN反应的一个关键步骤。在这篇Science新文章中为了确定ADAR1介导RNA编辑的特殊作用,Walkley等构建出了有编辑缺陷敲入突变(Adar1E861A)的小鼠。他们证实Adar1E861A/E861A胚胎在胚胎第13.5天死亡,有干扰素和dsRNA传感信号通路激活。全基因组分析ADAR1体内底物发现,内源性3′非翻译区(3′UTR)内长dsRNA茎环超编辑。最后,研究人员证实通过删除dsRNA细胞溶质传感器MDA5可以挽救胚胎死亡和Adar1E861A/E861A表型。对内源性dsRNA进行 A-to-I RNA编辑是ADAR1一个重要的功能,其防止了内源性转录物激活细胞溶质dsRNA反应。

在文章的最后曹雪涛院士指出,Walkley研究小组的这项工作揭示了免疫系统区别自我和非我dsRNA的一个新机制,从而开辟了免疫识别研究的一个新领域。

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    Adenosine-to-inosine (A-to-I) editing is a highly prevalent posttranscriptional modification of RNA, mediated by ADAR (adenosine deaminase acting on RNA) enzymes. In addition to RNA editing, additional functions have been proposed for ADAR1. To determine the specific role of RNA editing by ADAR1, we generated mice with an editing-deficient knock-in mutation (Adar1E861A, where E861A denotes Glu861→Ala861). Adar1E861A/E861A embryos died at ~E13.5 (embryonic day 13.5), with activated interferon and double-stranded RNA (dsRNA)–sensing pathways. Genome-wide analysis of the in vivo substrates of ADAR1 identified clustered hyperediting within long dsRNA stem loops within 3′ untranslated regions of endogenous transcripts. Finally, embryonic death and phenotypes of Adar1E861A/E861A were rescued by concurrent deletion of the cytosolic sensor of dsRNA, MDA5. A-to-I editing of endogenous dsRNA is the essential function of ADAR1, preventing the activation of the cytosolic dsRNA response by endogenous transcripts.

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  • RNA editing by ADAR1 marks dsRNA as “self”

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