Cell:能对活细胞采取的转录组RNA结构分析新方法
2016/05/30
RNA具有碱基对的特性,形成的复杂结构是其多样性功能的基础。在近期的Cell上发表的一篇文章里,美国斯坦福的研究人员开发了一种叫PARIS的新方法。这是一种在活细胞中以可逆的补骨脂素交联的方式,近乎于碱基对的分辨率整体绘制RNA双链图谱的方法。

RNA具有碱基对的特性,形成的复杂结构是其多样性功能的基础。在近期的Cell上发表的一篇文章里,美国斯坦福的研究人员开发了一种叫PARIS的新方法。这是一种在活细胞中以可逆的补骨脂素交联的方式,近乎于碱基对的分辨率整体绘制RNA双链图谱的方法。


由于远距离结构、伪结合、可选择性结构、重复序列和RNA-RNA相互作用的存在,推断活细胞中的转录组结构尤其具有挑战性。显示这些困难的一个例子就是XIST 。XIST是一个对于哺乳动物X染色体失活必不可少的长链非编码RNA,跨越数千碱基,折叠成进化上保守的RNA结构域。目前已提出了多个结构模型。对于XIST与关键伙伴蛋白如SPEN之间互作的结构基础也不清楚。

RNA亲和捕获和邻位连接技术能识别RNA碱基对,目前的方法受特定的蛋白或RNA诱饵的限制,只能一个时间实施一次并且在更长的RNA上有局限性。这篇Cell中的新方法能够直接识别活细胞的碱基对配对相互作用,确定RNA结构和RNA-RNA相互作用。


PARIS(补骨脂素交联分析RNA相互作用和结构)包含了几个关键步骤:体内交联、RNA双链的2D纯化以及邻位连接,显示了卓越的敏感性和特异性,并由许多已知的结构和进化保守性所证实。

该研究在三种人类和小鼠细胞类型中进行PARIS分析,揭示了转录组中常见的远距离结构、高阶结构和RNA-RNA反式相互作用。PARIS在单分子的水平上确定了碱基对的相互作用,揭示了普遍的可选择性构象。PARIS决定的结果包含很多双链RNA结合蛋白(STAU1,DICER1, DGCR8等)的靶标。此外,高置信度的结构带来了RNA结构系统进化分析的两个新方法,揭示了看家基因mRNA的保守结构。

研究人员运用PARIS决定的螺旋来指导RNA结构的进化系统学分析,发现了一些保守的远距离结构和可选择性结构。

联合采用PARIS,icSHAPE(体内点选2’羟基酰化和图谱分析实验),系统进化分析和iCLIP(单个核苷酸分辨率的紫外交联和免疫沉淀)揭示了XIST的lncRNA总体结构,显示XIST的A重复形成复杂的互相重复的双链,以关键表观沉默蛋白SPEN为核进行高阶装配。

总的来说PARIS是一个普遍使用和灵活的方法,为RNA结构组合学和相互作用组学提供了新的见解。PARIS和相关方法的优势是能够促进发现高阶的lncRNA结构。

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