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为探究癌症相关基因转录本的表观转录组变化能否调控蛋白水平，研究人员聚焦 ADAR1 催化的 A-to-I (G) RNA 编辑，分析乳腺癌中 3’UTR 编辑事件。发现 ADAR1 通过 3’UTR 编辑增强 MDM2 蛋白表达，且与 CSTF2 存在互作，为癌症治疗提供新方向。
在生命科学和医学领域，癌症的复杂性始终是科研人员探索的核心。肿瘤的发生发展不仅依赖于基因序列的突变，还与表观遗传调控密切相关。RNA 编辑作为表观转录组学的重要组成部分，尤其是腺苷脱氨酶 ADAR 家族介导的 A-to-I（腺嘌呤到次黄嘌呤，次黄嘌呤在翻译中被识别为鸟嘌呤）编辑，在癌症中的作用日益受到关注。然而，目前对于 RNA 编辑在癌症相关基因非编码区，特别是 3’非翻译区（3’UTR）的功能机制仍知之甚少。3’UTR 作为 mRNA 的重要组成部分，对 mRNA 的稳定性、定位和翻译效率起着关键调控作用，其编辑事件可能通过影响 RNA 与蛋白质的相互作用或 microRNA 的结合来调控基因表达。因此，深入研究 3’UTR 区域的 RNA 编辑在癌症中的作用，对于揭示肿瘤发生机制和寻找新的治疗靶点具有重要意义。
来自中东技术大学（Middle East Technical University）等机构的研究人员针对这一科学问题，开展了 ADAR1 介导的 A-to-I (G) RNA 编辑在乳腺癌中的研究，相关成果发表在《Functional & Integrative Genomics》。该研究旨在明确乳腺癌中 3’UTR 区域的 RNA 编辑图谱，解析 ADAR1 在其中的调控作用及分子机制，为乳腺癌的治疗提供新的理论依据和潜在靶点。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，利用癌症基因组图谱（TCGA）乳腺癌 RNA-seq 数据集进行计算机分析，筛选出乳腺癌中富集的 RNA 编辑位点；然后，通过逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）和高通量测序验证了 MDM2、GINS1 和 F11R 基因 3’UTR 的 A-to-I (G) 编辑事件；运用 RNA 免疫沉淀（RIP）实验证实 ADAR1 与这些 3’UTR 的相互作用；通过小干扰 RNA（siRNA）敲低 ADAR1 和 CSTF2，检测编辑水平和蛋白表达的变化；采用基于生物素的邻近标记质谱分析（TurboID 技术）和免疫共沉淀（Co-IP）实验探究 ADAR1 与聚腺苷酸化 machinery 核心成分 CSTF2 的相互作用；此外，还利用双荧光素酶报告基因实验（reporter assay）分析编辑对 MDM2 蛋白表达的影响，并结合临床数据进行生存分析。
3’UTR 编辑在乳腺癌中的分布与验证
通过对 TCGA 乳腺癌和正常样本的 RNA 编辑分析，发现大部分差异编辑事件位于 3’UTR 区域。研究人员选取 MDM2、GINS1 和 F11R 这三个与癌症相关且在乳腺癌中高表达的基因，通过 RT-PCR 扩增和测序，证实了它们的 3’UTR 存在 A-to-I (G) 编辑位点，且这些编辑位点并非单核苷酸多态性（SNP），在正常乳腺组织中编辑水平较低，具有癌症特异性。
ADAR1 与 3’UTR 的相互作用及功能验证
RNA 免疫沉淀实验表明，ADAR1 能特异性结合 MDM2、GINS1 和 F11R 的 3’UTR。敲低 ADAR1 后，这些基因的编辑水平显著下降，说明 ADAR1 是其编辑酶。针对 MDM2 的进一步研究发现，在 luminal A 型乳腺癌中，MDM2 表达显著升高，且高表达与较差的无复发生存期相关。双荧光素酶报告基因实验显示，编辑后的 MDM2 3’UTR 片段可使荧光素酶活性提高 60%，表明 RNA 编辑能增强 MDM2 蛋白表达，而敲低 ADAR1 则导致 MDM2 蛋白水平下降，证实了 ADAR1 通过 3’UTR 编辑调控 MDM2 表达的功能。
ADAR1 与聚腺苷酸化 machinery 的相互作用
为探究 ADAR1 在 3’UTR 编辑中的招募机制，研究人员利用 CSTF2-TurboID 邻近标记系统结合质谱分析，发现 ADAR1 与聚腺苷酸化核心成分 CSTF2 存在相互作用，免疫共沉淀实验进一步验证了这一互作。敲低 CSTF2 不仅导致 ADAR1 蛋白水平下降，还使 MDM2 蛋白表达减少，提示 ADAR1 可能通过与 CSTF2 的相互作用被招募至 3’UTR 区域，协同调控 mRNA 的编辑和聚腺苷酸化过程。
研究结论与意义
本研究系统揭示了 ADAR1 介导的 3’UTR RNA 编辑在乳腺癌中的重要作用，发现 ADAR1 通过与 CSTF2 互作，调控 MDM2 等癌基因的 3’UTR 编辑，进而影响蛋白表达。这一机制不仅为理解乳腺癌中 MDM2 的异常高表达提供了新视角，也揭示了 RNA 编辑与 mRNA 聚腺苷酸化 machinery 之间的相互作用，拓展了表观转录组学在癌症研究中的范畴。此外，ADAR1 作为编辑酶和潜在治疗靶点，其抑制剂可能通过下调 MDM2 等癌蛋白发挥抗肿瘤作用，为乳腺癌的靶向治疗提供了新策略。研究结果为深入探索 RNA 编辑在癌症中的复杂调控网络奠定了基础，有望推动基于表观转录组的癌症治疗新方法的开发。
