Nature Cell Biology|PANDORA-seq测序方法拓展了小rna的世界
由加州大学里弗赛德分校的生物医学科学家领导的团队开发了一种新的RNA测序方法“通过克服RNA修饰终止测序的全景RNA显示”或PANDORA-seq-可帮助发现许多修饰的小分子以前无法检测到的RNA。
RNA在解码DNA的遗传信息以维持生物体的生命中起着核心作用。 通常被称为用于从DNA合成蛋白质的中间分子。 细胞充满了复杂而多样形式的RNA分子，两种主要类型是核糖体RNA或rRNA。 并转移RNA或tRNA； 它们参与蛋白质的合成。
小RNA在包括癌症，糖尿病，神经系统疾病和不育症在内的健康和疾病中起着至关重要的作用。 小RNA的例子是microRNA； piwi相互作用RNA，或piRNA； 以及源自tRNA的小RNA或tsRNA。 小RNA可以被化学基团修饰，从而获得新功能。
高通量RNA测序技术的发展（可用于检查生物样品中RNA的数量和序列），发现了不断扩大的小RNA种群，这些种群可微调基因表达并保护基因组。
UCR医学院的生物医学科学助理教授Qi Chen表示：“ PANDORA-seq可广泛用于在各种生理和疾病条件下描绘小RNA的概况，以促进发现与这些条件有关的关键调控小RNA的发现。” 领导了今天发表在《自然细胞生物学》上的这项研究。 “修饰的小RNA带有'隐形斗篷'，可防止其被传统的RNA测序方法检测到。其中有多少个此类修饰的RNA？其序列的起源是什么？它们的生物学功能究竟是什么？这些都是问题。 PANDORA-seq也许可以回答。”
PANDORA-seq采用逐步酶处理以去除关键的RNA修饰，然后去除修饰的小RNA使用的隐形斗篷。
内华达大学里诺医学院的生物信息学家，该研究的同时通讯作者周彤说：“ PANDORA-seq已经打开了Pandora的小RNA盒子。” “我们现在可以在RNA舞厅与这些曾经无形的伙伴共舞。”
根据Chen的说法，PANDORA-seq揭示了一个令人惊讶的小RNA格局，该格局主要由tsRNA和rRNA衍生的小RNA或rsRNA而不是microRNA所主导，而先前被认为在许多哺乳动物组织和细胞中占主导地位。
“通过PANDORA-seq，我们发现当将体细胞重新编程为诱导性多能干细胞时，microRNA / tsRNA / rsRNA动力学是前所未有的，该多能干细胞是由成年细胞产生的，并且具有与胚胎干细胞相似的特性，从而能够分化为所有干细胞。 UCR的生物化学助理教授，论文的同时通讯作者Sihem Cheloufi说。 某些tsRNA和rsRNA可以影响蛋白质合成，甚至影响胚胎干细胞在胚胎干细胞中的分化。”
Chen解释说，目前对哺乳动物中小分子RNA的研究最深入的一类是microRNA，它们在哺乳动物的体细胞中含量很高，可以控制细胞产生的蛋白质的种类和数量。 和piRNA，主要在睾丸中表达并调节生殖细胞的发育。
他说：“目前，这些小RNA可以通过高通量的方法进行全面分析，例如RNA测序。” “但是，广泛使用的小RNA测序方案具有固有的局限性，可以防止在RNA测序期间检测到某些修饰的小非编码RNA。PANDORA-seq克服了这些局限。”
Chen实验室的博士生Shijunchao Shi和该研究论文的第一作者对PANDORA-seq的使用充满热情。
他说：“新方法可能会彻底改变小RNA景观的观点。” 坦率地说，现在可能需要重新审查以前所有使用传统RNA测序的研究。”
Cheloufi说，研究小组现在想了解tsRNA / rsRNA的产生方式，它们在干细胞中的功能以及在发育过程中如何协调细胞命运的决定。
她说：“这些问题的答案是及时的，以开发诊断工具，确定治疗目标，并促进再生医学。”
在开发PANDORA-seq的过程中，Chen想到了盲人和大象的寓言，这种寓教于世的真理只有在各个部分融合在一起时才能揭示出来。
他说：“有时我们会忘记大局，只关注其中的一小部分。” “也许总的真理的唯一途径-全局-就是突破我们的知识界限，并通过新设计的技术来确认所揭示的真理。”
Cheloufi实验室的博士生，研究的共同作者Reuben Franklin说：“在实验室的显微镜下观察细胞重编程和分化过程中细胞命运的深刻变化真是令人着迷。” “但是PANDORA-seq允许我们在这些过程中窃听分子参与者。”
Junchao Shi, Yunfang Zhang, Dongmei Tan, Xudong Zhang, Menghong Yan, Ying Zhang, Reuben Franklin, Marta Shahbazi, Kirsty Mackinlay, Shichao Liu, Bernhard Kuhle, Emma R. James, Liwen Zhang, Yongcun Qu, Qiwei Zhai, Wenxin Zhao, Linlin Zhao, Changcheng Zhou, Weifeng Gu, Jernej Murn, Jingtao Guo, Douglas T. Carrell, Yinsheng Wang, Xuemei Chen, Bradley R. Cairns, Xiang-lei Yang, Paul Schimmel, Magdalena Zernicka-Goetz, Sihem Cheloufi, Ying Zhang, Tong Zhou, Qi Chen. PANDORA-seq expands the repertoire of regulatory small RNAs by overcoming RNA modifications. Nature Cell Biology, 2021; DOI: 10.1038/s41556-021-00652-7
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