澳科大中藥質量研究國家重點實驗室

在核糖核酸修飾研究上取得重要進展

【特訊】準確的鑒定和定位核糖核酸(RNA)修飾位點是闡明RNA修飾生物功能和開發疾病治療新靶點的首要步驟，也是目前RNA修飾研究的主要難點之一。澳門科技大學中藥質量研究國家重點實驗室主任姜志宏講座教授和張偉副教授團隊開發了一系列基於探針、化學標記-測序分析法用於RNA化學修飾的高通量定位研究。

與測序技術相比，液相色譜-質譜具有高解析度、高通量和痕量分析的獨特優勢，已成為核酸修飾表徵的最有力的工具之一。研究團隊開發了一種生物質譜和嵌合體探針定向水解聯用技術，可實現對任意轉運核糖核酸(tRNA)修飾進行全序列解析。與傳統方法相比，該方法可控性更強，可將tRNA水解片段控制在最佳長度，更適用於質譜技術分析，從而解決同分異構類型修飾鑒定和定位難題（研究成果發表於分析化學領域權威期刊 Analytical Chemistry 2021 93:1423）。為了克服小片段(<3 nt)序列信息丟失、離子對試劑污染以及靈敏度低等缺點，研究團隊進一步開發了基於MTBSTFA標記的方法，其靈敏度比未衍生寡核苷酸高約3倍。該方法用於分析酵母tRNAphe(GAA)時獲得了幾乎100%的鹼基覆蓋率 （研究成果發表於Analytical Chemistry 2023 95: 686）。此外，研究團隊將TMSD和MTBSTFA衍生化拓展應用到單核苷酸產物，用於量化鹼基。不僅提高了分離度，不同類別的核苷酸還表現出獨特的離子對，從而解決了電離效率低及不能直接檢測氧化核苷酸修飾等局限性（研究成果發表於Analytical Chemistry 2019 91: 1019及Journal of Pharmaceutical Analysis 2022，12： 77）。

利用上述平台技術，研究團隊對RNA化學修飾水準及動態變化規律進行了系列研究，並取得了一系列研究成果。如首次發現腫瘤細胞中tRNAphe(GAA)第37位鳥苷酸修飾變化（由OHyW變為imG-14）可顯著增加腫瘤對紫杉醇的耐藥性。這個發現為tRNA修飾在腫瘤耐藥形成過程中的調控作用提供了直接證據，幹預imG-14—TYW2耐藥通路可能是一種有效逆轉腫瘤耐藥的全新策略（研究成果發表於生物化學與分子生物學權威期刊 Nucleic Acids Research 2021 49: 38)。此外，研究團隊研究了殺蟲劑啶蟲脒誘導的氧化應激對人肝細胞tRNA修飾的影響，結果表明tRNAphe([Gm]AA) 15位的鳥嘌呤氧化引起CUC[m1A]Gp修飾顯著上調，從而可能進一步影響tRNAphe的結構穩定性及其功能（研究成果發表於環境科學權威期刊Environment International 2023 178: 108038）。

RNA化學修飾高通量分析技術平台一方面可以進一步應用於中藥材的質量控制與評價標準，另一方面亦可深入研究具有調節tRNA修飾功能的中藥物質基礎和作用機制。

上述研究成果得到了澳門科學技術發展基金 (基金編號：0023/2019/AKP和0077/2019/A2) 的資助。