通过引导RNA的位点特异性2′-氟修饰来调控ADAR2二聚化及RNA编辑效率

《ACS Chemical Biology》：Control of ADAR2 Dimerization and RNA Editing Efficiency by Site-Specific 2′-Fluoro Modification of Guide RNAs

本研究通过合成2'-氟代修饰的向导RNA，发现特定位置2'-F修饰可显著提升ADAR2催化RNA编辑效率，而2'-甲氧基则抑制。晶体结构和细胞实验表明，2'-F在ADAR2二聚化及酶活性中起关键作用，而ADAR1不受影响。该成果为优化RNA编辑疗法提供了新策略。

　　

作用于RNA的腺苷脱氨酶（ADARs）是一类重要的RNA编辑酶，它们能够催化双链RNA（dsRNA）中腺苷（A）脱氨成为肌苷（I）。由于在翻译过程中肌苷通常被识别为鸟苷（G），因此ADARs可以在dsRNA中实现A到G的转换。定向RNA编辑（SDRE）是一种有前景的治疗工具，可以通过引导RNA来引导内源性的人类ADARs修复特定RNA转录本中的致病突变。为了提高编辑效率，通常会对与ADAR活性位点接触的引导RNA（gRNA）进行修饰。然而，关于在dsRNA结合结构域（dsRBD）-RNA界面处对gRNA进行化学修饰以增强其活性的研究还非常有限。通过对已发表的ADAR2与dsRNA结合的晶体结构进行分析，发现该界面上的某些位置对gRNA的修饰非常敏感。在本研究中，我们合成了在dsRBD结合位点带有2′修饰的gRNA，并测试了这些修饰对治疗相关ADAR目标编辑速率的影响。结果发现，在gRNA的特定位置将2′-OH替换为2′-F可以显著提高ADAR2在体外催化腺苷脱氨的速率，而2′-OMe则具有抑制作用。这一效应也在细胞实验中得到了验证。此外，2′-F修饰并未促进ADAR1催化的脱氨反应。对一个ADAR2片段与含有引导位点+13处2′-F的双链RNA结合的晶体结构进行分析后发现，辅助ADAR2单体上的N241侧链与2′-F修饰之间存在良好的相互作用。电泳迁移率测定和质量光度测量结果表明，2′-F修饰有助于ADAR2在RNA底物上的二聚化。这项研究加深了我们对决定ADAR底物优劣的RNA特征的理解，并为治疗性RNA编辑用gRNA的设计提供了依据。