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无义突变是发生在mRNA编码区上的突变，在人类疾病相关的单碱基突变中占比约20%，会导致提前终止密码子（Premature Termination Codon，PTC）的产生，最终导致蛋白产物截短和功能缺失。

2024年3月6日，北京大学、北大-清华生命科学联合中心伊成器课题组在Nature Biotechnology杂志在线发表“'Near-cognate tRNAs increase the efficiency and precision of pseudouridine-mediated readthrough of premature termination codons”研究论文。该研究发现，通过过表达近同源tRNA（near-cognate tRNA），能够影响假尿苷（Ψ）化PTC的翻译过程，显著提高RESTART系统的通读效率及无义突变的修复精准性。这一工作是对课题组前期发展的RESTART技术（Mol Cell., 2023, 83, 139-155）的一次重要升级，该技术最近刚刚被Molecular Cell杂志评为2023年度最佳技术之一。

在本工作中，研究人员在筛选PTC位点的所有近同源tRNA后，将提升效果最佳的近同源tRNA与现有编辑效率最高的RESTART v2系统（gsnoRNA+DKC1 iso3）组合，发展了RESTART v3系统（图一），实现了平均~5倍的PTC通读效率提升。RESTART v3系统在囊性纤维化（Cystic Fibrosis）和粘多糖症（Hurler Syndrome）的疾病细胞模型中有效地实现了无义突变的功能修复，且脱靶Ψ编辑不会引起RNA编码信息及基因表达水平的变化，tRNA的过表达也不影响细胞整体tRNA表达水平。

图一、RESTART v3技术示意图

综上所述，近同源tRNA的过表达显著提高了RESTART系统的编辑效率及无义突变修复精准度，提升了RESTART系统在疾病治疗中的应用潜力。利用近同源tRNA与PTC中Ψ的碱基配对特性，RESTART v3系统从mRNA层面上有效地拓展了RNA单碱基编辑类型，并且避免了脱靶修饰导致的遗传信息改变，为新型RNA碱基编辑器的发展提供了新的策略与方向。

邮箱：

chengqi.yi@pku.edu.cn

实验室主页：

yilab.org.cn

研究领域：

实验室致力于RNA/DNA修饰的生物学功能和机制研究，以及基因编辑新方法的开发。为了实现这一目标，我们综合运用包括化学生物学、表观遗传学、基因编辑和单细胞组学等多学科手段，旨在揭示核酸表观遗传修饰的新功能、发展RNA编辑的新技术。

1. RNA修饰和表观转录组学
    几十年的研究已经鉴定了100多种转录后修饰。研究人员之前认为，一旦RNA修饰产生，这些共价修饰都是稳定存在、不可逆转的。然而，最近关于6-甲基腺嘌呤(m6A)的一系列研究证明，RNA甲基化也是动态可逆的，并且在基因表达调控中起到重要作用。因此，“表观转录组学”也随之兴起。
除了m6A，转录组上还存在其它表观遗传修饰。我们课题组最近的研究发现，多种之前认为只在非编码RNA上存在的转录后修饰，即假尿嘧啶(Ψ) 1-甲基腺嘌呤(m1A) 和m6Am，也广泛存在于哺乳动物的mRNA当中。我们的研究表明这些转录后修饰在转录组中广泛存在，受多种外界刺激的动态调控，并且动态、可逆。我们希望利用课题组已经开发的新颖表观转录组测序技术，来阐释这些RNA修饰在生理及病理条件下的功能和调控机制，从而在表观转录组学这个新兴起的学科中发现一片“新大陆”。

2. 基因编辑
    基因编辑作为新兴的颠覆式生物技术，已经在生物医药、农业、能源和生物安全等方面展现了巨大的潜力。本课题组发展了一系列现有基因编辑器的安全性评价技术，不仅为更精准的基因编辑工具的开放提供了关键参考，也为基因编辑用于临床治疗提供了重要依据。此外，由于DNA编辑会产生永久的“脱靶”编辑，我们也致力于新型RNA编辑技术的开发，有望获得更为精准、安全、便捷的基因编辑新技术。

3. DNA修饰和表观基因组学
    哺乳动物基因组中，具有5-甲基胞嘧啶（5mC）、5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）、5-醛基胞嘧啶（5fC）和5-羧基胞嘧啶（5caC）等多种表观基因组修饰。本实验室开发了多个单碱基、单细胞水平上表观基因组的组学检测技术，未来将应用于单细胞测序和临床研究，以期鉴定疾病的生物标志物。此外，我们也关注染色质可及性的组学检测技术。