太神奇了！协和医院程涛团队通过RNA编辑组测序揭示了造血干细胞的分化机制。

造血干细胞和祖细胞自我更新和分化之间的平衡(HSPC)需要一个协调和复杂的方法。像表观遗传学一样，参与细胞周期调节、凋亡和转录调节的基因在这一过程中起着至关重要的作用。核糖核酸编辑，即在核糖核酸水平上改变序列信息，作为转录后修饰的一种形式，在HSPC平衡中起着重要作用。

腺苷-肌苷(A-to-I)RNA编辑是哺乳动物中最常见的RNA编辑形式。测序数据中肌苷被解释为鸟苷，A-to-I编辑被鉴定为A-G错配，由腺苷脱氨酶作用于RNA(ADAR)蛋白催化。在ADAR蛋白家族中，ADAR1广泛表达于各种组织，参与造血。小鼠Adar1基因敲除可能引起胎肝造血缺陷，导致胚胎死亡。此外，在成人造血中，由于分化为祖细胞和成熟血细胞，Adar1等位基因的条件缺失会损害造血干细胞(HSC)的补充能力。但目前，其潜在机制仍不清楚。

近日，中国医学科学院北京协和医学院程涛教授研究团队首次对小鼠造血级联反应中的RNA编辑组进行了全面描述，并在《血液》杂志上发表了题为《综合春编辑》的报告。Azin1？Partswithddx 1使造血细胞分化”。本研究对12个小鼠造血群体进行了全面的DNA和RNA测序分析，共鉴定出30796个编辑位点。其中，Azin1在造血干细胞和祖细胞(HSPC)中被高度编辑，这揭示了azin1？RNA编辑在造血细胞中发挥着重要作用，为更广泛的RNA编辑研究提供了宝贵的资源。

这篇文章发表在《血》杂志上。

研究团队在12个小鼠造血细胞群体中鉴定出30，796个RNA编辑位点(图1B)，发现A到IRNA的编辑主要发生在非编码区(如3’UTR)。尽管每个群体中每个站点的编辑频率通常是

图1:造血过程中的RNA编辑组。来源:血液

为了构建12个群体的RNA编辑模式的综合图谱，研究团队分析了至少一个群体中的14，233个编辑频率>:0.1，确定了7，857个细胞类型特异性位点，称为“阶段特异性编辑位点”。结果表明，这些编辑位点出现在与HPC分化或细胞周期相关的基因中，这表明RNA编辑可能通过编辑与HPC分化或细胞周期相关的基因参与造血。

图2:2:RNA编辑在造血中的功能相关性。来源:血液

3’UTR的RNA编辑位点可以参与基因表达的调控，因此研究团队研究了c-Kit+细胞中3’UTR的编辑位点，发现对照组的编辑频率至少比Adar1KOc-Kit+细胞高0.1(图3A)。这些位点被分配给285个基因，并分析了基因表达的变化。结果显示，RNA编辑与44个基因的表达呈正相关，与14个基因的表达呈负相关(图3B)。此外，研究人员还选择了12个造血群体中3’UTR的编辑位点，计算了RNA编辑频率与mRNA表达的相关性。相关系数的分布为负(40.62%)或正(59.38%)，表明3’UTR的编辑位点可能调节mRNA的表达水平(图3C)。

随后，研究团队确定了八个在多能祖细胞中被特异性编辑的基因，并且只携带一个功能评估编辑位点。RNA编辑导致Azin1、Cog3、Taf1c、Rtkn、Igbp1和Rrp15中的氨基酸替换，而H19和Mri1中的编辑事件发生在非编码区。集落形成单位(CFU)分析表明，编辑基因(Azin1、Cog3、Igbp1、Rrp15、H19)的过表达导致与相应WT的过表达相比不同的集落形成效率，这表明RNA编辑影响这些基因的功能。编辑后的Azin1产生了最多的菌落。

图3:特定RNA编辑的功能意义。来源:血液

研究表明，只有编辑后的Azin1才能增强HSC功能。RNA编辑的缺失会破坏HSC在体内的重建。

图4:4:azin 1的RNA编辑维持HSC的分化。来源:血液

研究小组检查了编辑过的AZI蛋白在小鼠细胞中的亚细胞定位。发现DDX1和AZI在细胞中有明显的相互作用。

基因敲除分析显示，Ddx1缺失抑制了c-Kit+细胞的集落形成能力(图5A)，增加了细胞凋亡率(图5B)，表明Ddx1缺失破坏了体外HSPC功能。Ddx1基因敲除后，与造血相关的444个基因表达下调，但编辑后的Azin1(Azin1-G)过表达后表达水平升高，说明在造血过程中，Ddx1和Azin1-G对这些基因有协同作用(图5C)。以上结果表明，编辑AZI通过调控多种造血调控因子的表达，与DDX1协同控制造血分化。

图5:编辑后的Azin1和Ddx1协同调节造血。来源:血液

本研究全面描述了小鼠造血群体的RNA编辑群图谱，为全面研究不同造血谱系中的A-to-I编辑提供了资源。同时，研究结果表明，调控因子Azin1介导的HSPC分化可能是通过Azin1和DDX1的相互作用实现的。编辑后的AZI从细胞质转移到细胞核，使其能够与DDX1相互作用。这种组合使DDX1能够调节各种造血调节因子的表达。