果蝇Adar蛋白通过调控R-loop稳态维持基因组完整性的非编辑依赖性机制研究

本研究揭示了果蝇Adar蛋白在维持基因组稳定性中的新机制。研究人员通过CRISPR/Cas9技术构建Adar基因敲除模型，结合全基因组ssDRIP-seq等技术，发现Adar缺失导致R-loop异常积累和DNA损伤。值得注意的是，缺乏A-to-I编辑活性的Adar突变体仍能维持基因组稳定，表明Adar通过编辑非依赖性方式调控R-loop稳态。该研究为理解ADAR家族蛋白功能拓展了新视角，对基因组不稳定相关疾病机制研究具有重要意义。

　　

在生命科学领域，基因组稳定性维持是细胞正常功能的基础。近年来研究发现，R-loop（由RNA-DNA杂交体和置换的单链DNA组成的三链核酸结构）的异常积累与多种人类疾病相关，包括癌症、自身免疫性疾病和神经退行性疾病。然而，关于RNA编辑酶ADAR家族蛋白在R-loop稳态调控中的作用机制仍不清楚。这项发表在《BMC Biology》的研究，由苏州大学基础医学院、上海科技大学生命科学与技术学院等机构的研究人员合作完成，以果蝇为模型系统，揭示了Adar蛋白通过编辑非依赖性方式调控R-loop稳态的新机制。

研究人员采用了多项关键技术：通过CRISPR/Cas9构建Adar基因敲除（Adar^-/-）和催化失活突变体（Adar^E374A）；利用单细胞碱性彗星电泳和γH2Av检测评估DNA损伤；采用S9.6抗体进行全基因组ssDRIP-seq分析R-loop分布；通过RNase H1（RNH1）过表达验证R-loop与基因组不稳定的因果关系；结合免疫荧光和Western blot等技术进行表型分析。

研究结果部分，"Adar knockdown induces genome instability in cultured S2 cells"表明，在果蝇S2细胞中敲低Adar导致自发性DNA损伤和有丝分裂缺陷。单细胞彗星电泳显示DNA断裂增加，γH2Av（DNA损伤标志物）水平升高，染色体分离异常频率增加。

"Generation of a Drosophila Adar knockout(KO) mutant"部分详细描述了通过CRISPR/Cas9技术构建的Adar^-/-突变体。该突变体表现出运动协调缺陷和A-to-I编辑活性完全缺失。重要的是，Adar^-/-果蝇表现出自发性基因组不稳定，表现为DNA损伤增加和对X射线辐射敏感性增强。

"Modulation of R-loop levels by Adar"部分揭示，Adar缺失导致R-loop在细胞和组织中广泛积累。通过S9.6抗体检测和ssDRIP-seq分析发现，R-loop在Adar^-/-突变体中全局性增加，特别是在基因启动子、内含子和端粒逆转录转座子等重复区域。过表达RNH1可清除R-loop并挽救DNA损伤表型。

"Drosophila Adar KO induced R-loop accumulation throughout the genome"部分通过全基因组ssDRIP-seq绘制了R-loop分布图谱。在Adar^-/-突变体中共鉴定到8894个R-loop峰，显著多于野生型的465个。这些R-loop富集于转录起始位点（TSS）、基因体和转录终止位点（TES），同时在端粒逆转录转座子（HeT-A、Tart和Tahre）等重复元件区域也显著增加。

"The A-to-I editing activity of Adar is not required for genome integrity"部分是最具突破性的发现。研究人员构建了催化活性位点突变体Adar^E374A，该突变体完全丧失A-to-I编辑能力，但仍能维持基因组稳定性和正常R-loop水平。这一结果表明Adar调控R-loop稳态的功能与其经典的RNA编辑活性无关。

这项研究的重要意义在于：首次在模式生物中系统阐明了Adar通过编辑非依赖性方式调控R-loop稳态的分子机制；拓展了对ADAR家族蛋白功能多样性的认识；为理解人类ADAR1突变相关疾病（如Aicardi-Goutieres综合征）的发病机制提供了新思路；建立的果蝇模型为研究R-loop介导的基因组不稳定性提供了有价值的平台。研究发现Adar缺失导致端粒逆转录转座子转录激活，这为转座子异常激活与基因组不稳定性的关联提供了直接证据。此外，研究还提示ADAR蛋白可能通过与R-loop解旋酶（如DHX9）等因子相互作用来维持基因组稳定性，这为后续机制研究指明了方向。