研究人员开发出绘制活细胞中特定 RNA 区域相互作用的方法

核糖核酸(RNA)和蛋白质之间的相互作用不仅对于维持细胞稳态很重要，而且也是病毒和宿主之间拉锯战的中心。到目前为止，还没有一种方法可以在不需要对目标 RNA 或细胞进行遗传修饰的情况下，以无偏见的方式全局绘制单个 RNA 区域的直接相互作用图谱。

来自维尔茨堡亥姆霍兹 RNA 感染研究所 (HIRI) 以及麻省理工学院和哈佛大学博德研究所的研究人员现已开发出一种突破性工具，克服了这一限制。他们的研究结果最近发表在《核酸研究》杂志上。

当包括冠状病毒 SARS-CoV-2 在内的 RNA 病毒感染我们的细胞时，它们利用调节性 RNA 元件来招募病毒和宿主的蛋白质，以执行自己的基因表达程序并产生病毒后代。因此，了解病毒 RNA 及其调控元件的相互作用是识别病毒复制过程中的脆弱性并促进新型抗病毒药物合理设计的第一步。

方法

研究人员最近开发了一种新方法，首次能够发现目标 RNA 分子内特定区域的相互作用。这项名为 SHIFTR 的技术利用质谱分析法，可以对与活细胞中特定 RNA 序列相互作用的蛋白质进行公正、全面的绘图，且无需进行基因修饰。

“到目前为止，在没有基因操作的情况下，还不可能研究活细胞中蛋白质和单个 RNA 区域之间的相互作用，例如，通过向目标 RNA 添加标签序列。我们的方法，称为 SHIFTR，最终实现了这一点，并且很容易也执行。

“除了区域分辨率之外，与最先进的技术相比，SHIFTR 所需的输入材料也少了几个数量级，并且具有高度可扩展性和成本效益，”维尔茨堡亥姆霍兹研究所研究小组的负责人 Mathias Munschauer 解释道。布伦瑞克·亥姆霍兹感染研究中心 (HZI) 与维尔茨堡朱利叶斯·马克西米利安大学 (JMU) 合作建立的基地。

“通过这个新工具，我们可以确定几乎每个细胞 RNA 以及这些 RNA 中每个调控元件的相互作用，”Jens Aydin 博士说。Mathias Munschauer 研究小组的学生，也是《核酸研究》研究的第一作者。Munschauer 补充道：“这可以从根本上改变我们看待细胞中 RNA 的方式，这是一个重要的里程碑。”

SARS-CoV-2 成为焦点

利用新方法，研究小组能够进一步阐明 SARS-CoV-2 的复制过程。科学家们分别检查了感染过程中产生的真实 SARS-CoV-2 RNA 中的不同序列区域，并首次能够询问病毒 RNA 的 5' 和 3' 末端区域。已知这些区域含有控制蛋白质合成和 RNA 稳定性以及病毒基因组复制的非翻译调控元件。

除了已知的相互作用因子之外，研究小组还发现了以前未知的与病毒 RNA 生物发生相关的蛋白质的相互作用。其中一些新发现的相互作用可以作为创新抗病毒疗法的目标。

未来，SHIFTR 可用于更好地了解细胞转录组(细胞中的整个 RNA 分子)如何在健康和疾病中受到调节，这可能会揭示新的调节相互依赖性和药物靶点。

此外，研究人员还可以使用 SHIFTR 平台来表征基于 RNA 的疗法如何与靶细胞的调节机制相互作用，这可能会激发设计优化的基于 RNA 的药物(例如 mRNA 疫苗)的努力。