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Cell Discovery来源发表:

RNA编辑位点不再只靠A到G信号:双酶法加InoDREAM,在HEK293T细胞给出59万余个高置信肌苷位点

核心概要

RNA肌苷位点的定位长期依赖测序中A到G的碱基转换,难以与DNA突变和测序错误区分。REX-seq把EndoV对肌苷的切割与XRN-1只降解带5′磷酸末端的片段结合起来,在保留基因表达定量的同时给出切割信号;在HEK293T细胞中识别出590,249个高置信肌苷位点,其中84,645个为此前未报道的新位点。以这批位点训练的InoDREAM在留出测试集上取得AUROC 0.965、平均精度0.964,对照EditPredict为0.921和0.890。

Source-provided article image: Deciphering the regulatory code of RNA inosine through enzymatic precision mapping and an explainable deep learning model.
PubMed

深度剖析

RNA肌苷位点现在可以同时从切割信号和表达定量两个方向读出,而不必只依赖A到G的碱基转换。 此前的EndoV类富集方法会改变编辑位点的原始化学计量比,使绝对定量无法进行,并在富集过程中丢失基因表达谱信息。 在HEK293T细胞中,REX-seq识别出590,249个高置信肌苷位点,其中84.2%与REDIportal数据库记录重叠;用REX-seq定量的含肌苷基因表达水平与传统RNA-seq高度相关,相关系数r=0.99。

双酶法的做法是让EndoV在肌苷下游切开,再由XRN-1清掉切口下游带5′磷酸的片段。 EndoV切割产生5′磷酸末端,XRN-1是一种依赖5′单磷酸的5′→3′核糖核酸外切酶,只降解带这种末端的RNA片段。 用60个核苷酸的含肌苷合成RNA做体外验证,EndoV在肌苷位点特异切割,XRN-1只降解切割产生的下游5′磷酸片段,不含肌苷、带5′-OH末端的RNA链保持完整。

InoDREAM把REX-seq的高置信位点当作训练数据,从201个核苷酸的序列窗口预测某个腺苷是否会被编辑。 此前的EditPredict用REDIportal中约467万个计算推导的编辑位点训练,其中多数缺乏实验验证。 在与EditPredict使用同一套REX-seq高置信位点训练、并在留出测试集评估的条件下,InoDREAM的AUROC为0.965、平均精度为0.964,EditPredict为0.921和0.890;在51 bp上下文下InoDREAM的AUC为0.953、AP为0.950,ATTIC为0.591和0.550。

启示与展望

已展示的范围是HEK293T细胞mRNA中的人脑组织对照实验,以及基于REDIportal多组织位点的模型评估;对低丰度新位点,作者指出位点特异的正交验证(如靶向扩增子测序或RT-PCR)仍是确认的金标准。

XRN-1消化在成簇编辑区域引入约前50 bp的轻度5′偏倚,Δ小于0.1,50 bp之后的编辑水平与RNA-seq高度一致;顺式增强子与沉默子基序、以及RBP结合基序均由模型计算得出,尚缺直接实验验证;对MSI1和PTBP1的siRNA敲低只带来很小的全局编辑变化(平均Δ分别为–0.049和–0.014)。