Fundamental Research | 张强锋研究员：使用RNA结构新技术理解免疫细胞中RNA降解
Fundamental Research 2022年第2卷第1期封面
使用RNA结构新技术理解免疫细胞中RNA降解
关键词：RNA结构与结构元件，RNA结构测序，巨噬细胞，免疫因子降解，Regnase-1
RNA分子能够折叠成复杂多变的结构，对转录后调控和非编码RNA执行特定功能至关重要。活细胞内部RNA结构检测技术是解析RNA结构如何参与调控各项生理过程的基础。然而现有的RNA结构检测技术不仅操作繁杂，还对RNA起始量有着很高的要求，这一局限性使得我们很难利用现有的技术对数量稀少的样品进行RNA二级结构检测。
清华大学生命学院张强锋组和清华大学医学院/免疫学研究所胡小玉组联合在Fundamental Research杂志上发表论文，介绍了一种超低起始量的RNA二级结构检测的新技术smartSHAPE。smartSHAPE通过结合随机引物逆转录和磁珠上文库构建的策略提高了文库构建的效率；此外，该方法还引入了RNase I 消化步骤，进一步提高RNA结构数据的信噪比。smartSHAPE技术只需要1ng RNA作为起始量就能获得高精确度的全转录组水平RNA结构数据。
接着，研究人员利用smartSHAPE在全转录组水平上检测小鼠肠道巨噬细胞中RNA的二级结构（图1），这也是首次在全转录组水平完成哺乳动物原代免疫细胞中RNA二级结构的研究工作。通过构建柠檬酸杆菌感染的小鼠肠道炎症模型，研究人员从小鼠肠道中分选出两种处于不同免疫状态的巨噬细胞，Ly6Chi和Ly6Clow细胞。通过比较这两种巨噬细胞RNA二级结构的差异，研究人员发现这些具有结构差异的转录本在免疫应答相关基因中存在富集现象，表明RNA结构可能参与了免疫应答相关的调控。另外，巨噬细胞受刺激后表达一类细胞因子，编码这些细胞因子的mRNA 3’非编码区域存在含有YRY (R:A或G, Y:C和U)的茎环结构。该结构能够招募RNA内切酶Regnase-1迅速降解该基因，从而抑制免疫应答。为了进一步系统性研究RNA结构在免疫应答过程中的转录后调控作用，研究人员开发了一套新的计算流程，利用巨噬细胞的smartSHAPE结构数据预测出上千个潜在YRY茎环结构，并通过一系列实验证明含有这些结构元件的转录本能够被Regnase-1调控，为进一步深入研究巨噬细胞RNA二级结构奠定了良好基础。
图1. 使用smartSHAPE对小鼠肠道免疫细胞进行RNA结构检测。
以上内容节选自期刊Fundamental Research 2022年第1期发表的文章“M. Piao, P. Li, X. Zeng, et al., An ultra low-input method for global RNA structure probing uncovers Regnase-1-mediated regulation in macrophages, Fundamental Research 2(1)(2022) 2-13”。
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主要作者简介
张强锋 博士，清华大学生命科学学院、清华-北大生命科学联合中心研究员，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者。主要从事结构生物学、基因组学、人工智能和大数据交叉领域研究，以通讯作者身份发表Cell 等期刊学术文章多篇。
胡小玉 博士，清华大学免疫学研究所教授、执行所长。国家杰出青年科学基金获得者，英国皇家学会牛顿高级学者，美国关节炎协会青年学者等。Protein & Cell期刊副总编，Science Advances和eLife等多家国际期刊Associate editor,Trends in Immunology科学顾问委员会成员。研究方向包括巨噬细胞活化与功能的调控、自身免疫与炎症性疾病的机制以及肠道上皮细胞在稳态维持和宿主防御中的作用。已发表论文70余篇， h-index = 34，引用>6500次 (Google scholar)。多项研究成果以通讯作者身份发表在Immunity、Nature Immunology、Cell Host & Microbe、Science Translational Medicine、Journal of Experimental Medicine、Nature Communications、eLife等国际期刊上。曾获国际细胞因子协会青年女性科学家奖。
朴美玲 博士，研究方向包括RNA结构检测技术开发和相关功能分析。
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