抗甲基化干擾的小分子RNA芯片研究取得新進展
日期：2012-08-03 08:17:51
小分子RNA，包括siRNA（small interfering RNA）、miRNA（microRNA）、piRNA（piwi- interacting RNA）等，多次被美國《科學》雜志評為“十大科技突破”和“十大科學進展”，是當前生命科學研究的前沿熱點。大量實驗證據表明，這些小分子RNA幾乎存在于所有的真核生物細胞中，在調控基因表達、細胞周期、生物體發育等方面起重要作用。
近年來研究表明，多種小分子RNA都存在3’末端甲基化，如植物中的miRNA、siRNA、hc-siRNA（heterochromatic small interfering RNA）、ta-siRNA（trans-acting siRNA）和nat-siRNA（natural antisense short interfering RNA），昆蟲中的siRNA和piRNA，動物中的piRNA。這些小分子RNA的3’末端甲基化可以使其免受細胞中多種核酸外切酶、連接酶、末端轉移酶、聚合酶等可作用于核酸3’末端羥基的酶攻擊，從而保護小分子RNA的穩定。這些小分子RNA的3’末端甲基化盡管沒有改變核苷酸序列，卻給現有的高通量檢測技術（芯片技術、測序技術）帶來了極大的挑戰。因現有的商業化高通量檢測方法大多基于酶標記或酶連接，這些酶反應都需要與小分子RNA的3’末端發生作用，而3’末端的甲基化會抑制酶反應的效率，最終導致檢測結果不準確（芯片方法通常為信號假陰性，測序方法通常無法檢測到）。
中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所李炯課題組繼2011年在Nucleic Acids Research發表了首次實現常規小分子RNA（無修飾）的高通量非標記芯片方法后，進一步證實該方法也不受小分子RNA的3’末端甲基化影響，可以準確檢測上述被修飾的小分子RNA（如圖c、d）；同時精確定量了商業化芯片中大量使用的Poly(A)聚合酶受3’末端甲基化的影響程度（甲基化小分子RNA的Poly(A)聚合酶反應效率約為常規小分子RNA的1/24，如圖a、b）。
此外，本非標記芯片檢測方法還傳承發揚了檢測無修飾小分子RNA的優點：1．高效識別小分子RNA末端的單堿基缺失、冗余，以及末端1-3位單堿基的差異，這對常規芯片技術而言難以實現；2．高靈敏度，檢測限為20 fM，檢測豐度跨4個數量級，滿足生物體內絕大多數小分子RNA的檢測；3．直接使用總RNA，無需預分離小分子RNA，無需樣品標記，大幅度降低了檢測的時間和成本。
上述的非標記芯片檢測方法不僅解決了現有商業化產品檢測小分子RNA中遇到的瓶頸問題，為3’末端甲基化的小分子RNA高通量檢測提供了理想的解決方案，并且能夠推動甲基化小分子RNA的功能研究，為“表觀遺傳學”和“后基因組”研究發展做出貢獻。
該工作近期發表于Analytical Chemistry雜志上，得到中科院、國家基金委及江蘇省自然科學基金委的大力支持。
