The Plant Cell 丨 百诺大成small RNA测序新成果

百诺大成助力清华大学课题组在small RNA领域取得又一新成果

　    2017年02月21日，清华大学生命中心戚益军教授课题组在《The Plant Cell》杂志在线发表题为 “IDN2 Interacts with RPA and Facilitates DNA Double-Strand Break Repair by Homologous Recombination in Arabidopsis”的研究论文,影响因子9.338。该论文报道了IDN2蛋白通过与DNA 双链断裂（Double-Strand Break, DSB）修复重要因子RPA（Replication Protein A）蛋白相互作用，调控RPA在DSB位点的积累，从而促进DSB修复的作用机制。

       百诺大成的small RNA测序和生物信息学分析服务为该论文提供了支持，同时该项目也为百诺small RNA产品的优化升级带来了新突破。

　    DSB是最具危害的DNA损伤形式，如果不能有效修复，将导致基因突变、基因组不稳定甚至细胞死亡。为此，真核细胞中演化出了复杂精细的DSB修复机制，通过感应蛋白、传导蛋白和效应蛋白等一系列蛋白协同作用确保修复准确有效。戚益军研究组在2012年首次报道了真核细胞中一类新型的受DSB诱导并在DSB的同源重组（Homologous recombination, HR）修复中起重要作用的小RNA，diRNA（DSB-induced small RNA）（Cell 149: 101-112, 2012；Cell 2012年度最佳论文之一），但对diRNA如何介导DSB修复的机制尚有待阐明。

        该研究以拟南芥为模式生物，通过遗传学、生物化学及细胞生物学等手段，对diRNA的作用机制进行了深入研究。研究发现，双链RNA结合蛋白IDN2（INVOLVED IN DE NOVO 2）及其同源蛋白IDP（IDN2 Paralog）1与IDP2对于DSB有效修复是必需的；而且，在丧失RNA结合能力的idn2-1突变体中，DSB修复效率显著下降，表明RNA可能在IDN2调控DSB修复中发挥作用。进一步研究发现，IDN2能与HR修复通路中的一个关键蛋白RPA相互作用。IDN2以及diRNA效应蛋白AGO2功能的丧失可导致RPA在DSB位点过多聚集，并造成HR通路关键重组酶RAD51发生错误定位。这些研究结果表明，IDN2可在AGO2/diRNA的引导下，与DSB位点结合的RPA发生相互作用，促进DSB位点RPA被RAD51替换，进而促进DSB修复（如下图）。

        在文章的I-Scel进行的定点切割实验中，百诺大成small RNA测序团队协助对IDN2突变体（IDN-/-）相对正常组（IDN2+/+）中的small RNA进行了深度测序，通过百诺大成生物信息学团队的定制化分析，将小RNA分为了diRNA，miRNA，hc-siRNAs以及其他类型的小RNA，其中可以发现IDN2突变体（IDN-/-）相对正常组（IDN2+/+）中diRNA的积累量显著上升（下图，上），同时进一步对这些显著上调的diRNA进行基因组位置的对比后发现，大量聚集的diRNA主要在I-Scel进行的定点附近，而正负链均有富集（下图，下）。以上的small RNA测序和分析结果对本文锁定IDN2在调控diRNA介导的DNA损伤修复中的潜在作用提供了有力的证据。