《自然-生物技术》新文上线：伊成器课题组开发具有灵活编辑窗口的多功能RNA碱基编辑器

研究背景

      RNA碱基编辑由于其可逆性及无需改变基因组序列的特性，在基因调控与疾病治疗领域展现出巨大潜力。目前，大多数RNA编辑工具主要针对单碱基进行编辑，难以在特定RNA区域内实现多位点的同时编辑。然而，许多关键生物学功能往往依赖于多个核苷酸的共同作用。因此，开发能够在一定区域内实现可控的多位点RNA编辑的技术，具有重要的科学意义与应用价值。

结果与展望

      本研究建立了由单链脱氨酶辅助的可调节RNA信息操纵平台AIM（adjustable RNA information manipulation）。AIM由三个核心元件组成：负责RNA靶向的dCas13蛋白，具有单链RNA底物偏好的脱氨酶TadA，以及一个特殊设计的可成环向导RNA（loop-forming gRNA，LF-gRNA）。LF-gRNA可在目标RNA上诱导形成长度可调的单链环，环中暴露的碱基可被TadA识别并脱氨；同时，环区两侧由LF-gRNA与靶RNA互补配对形成双链结构，可有效阻止非目标位点的脱氨，从而实现特定区域内对多个碱基进行精确、可控的编辑。

      为进一步拓展AIM的功能，研究者基于TadA的结构信息进行理性设计，构建了三类具有不同底物偏好的编辑体系：AIM-A/Amax（实现A-to-I 编辑）、AIM-C/Cmax（实现C-to-U 编辑）以及 AIM-A&C/A&Cmax（在同一RNA分子上同时实现A与C的编辑）。这些体系的构建，显著拓展了AIM平台的功能，使其能够适用于更广泛的应用场景。

图1. AIM平台的设计原理。(a) AIM由靶向RNA的dCas13b、单链RNA脱氨酶以及可成环向导RNA（LF-gRNA）组成。 (b) 通过蛋白质工程改造TadA，构建多功能的AIM编辑系统。

      利用AIM平台的“多位点”与“多功能”编辑能力，研究者实现了多个现有工具难以完成的应用。例如，在提前终止密码子UAA的抑制中，传统工具通常只能高效编辑单个腺嘌呤（A），无法满足恢复功能性蛋白所需的双碱基同时转变。AIM-Amax 能够在同一密码子中同时编辑两个A，从而在多个转录本上成功抑制UAA终止密码子，并在囊性纤维化细胞模型及杜氏肌营养不良小鼠模型中验证了其有效性与治疗潜力。

      此外，由于蛋白质翻译后修饰（PTMs）具有动态与可逆特性，使其成为利用RNA编辑技术进行功能干预的理想对象。研究团队利用AIM在RNA水平对单个或相邻的关键磷酸化相关密码子进行改写，从而调控蛋白的稳定性。该概念验证实验表明，AIM具备操纵功能性RNA元件的能力。未来，AIM有望应用于RNA二级结构、翻译调控序列以及RNA–RNA/蛋白互作位点等功能元件的精准操纵，为研究RNA功能提供新的工具。

图2. AIM在RNA信息操纵中的应用。(a) 终止密码子（UAA）单位点与双位点A-to-I 编辑的结果示意图。(b) 利用AIM-Amax系统对杜氏肌营养不良小鼠进行体内编辑。(c) 小鼠肌肉中肌营养不良蛋白的免疫荧光检测。(d) 单个及相邻磷酸化位点编辑示意图。(e) SLBP在细胞周期中的表达与磷酸化调控。(f) Western blot比较SLBP蛋白稳定性差异。

      综上所述，AIM平台兼具多位点编辑能力与多功能编辑活性，在RNA功能操纵及疾病治疗领域展现出广阔的应用前景。

作者简介   

      北京大学生命科学学院伊成器教授是该论文的通讯作者。课题组长期开展基因编辑和表观转录组学的前沿技术开发和生物学研究，尤其关注RNA修饰与编辑技术在人类疾病诊断与治疗中的应用。课题组博士后庄元，博士生朱擎国，乌浩和林湘玥为共同第一作者。

《自然-生物技术》Nature Biotechnology

DOI：10.1038/s41587-025-02956-7

扫码查看论文原文

Single-strand deaminase-assisted editing for functional RNA manipulation

《自然-生物技术》

2024年期刊指标

影响因子：41.7 

五年影响因子：59.5 

学科排名：2/177，生物技术与应用微生物学 

引用量：100,474 

下载量：11,360,539 

*数据来源：2024年Journal Citation Reports, Clarivate Analytics 2025和期刊官网

欢迎扫描图片二维码或点击“阅读原文”了解《自然》及其系列期刊。

版权声明：

本文内容由 Nature Biotechnology 刊发文章的原文作者提供，本文所表述的观点均为原文作者的观点。中文内容仅供参考， 一切内容以英文原版为准，欢迎转发至朋友圈。未经允许，请勿转载。未经授权的翻译是侵权行为，版权方将保留追究法律责任的权利。

© 2026 Springer Nature Limited. All Rights Reserved.