齊一生物科研試劑供應商

突變是生物體改變性狀以及適應性演化的源泉。在多細胞生物中，非同義 DNA 突變會在全部細胞中改變蛋白產物。這種 “全有或全無” 的特性可能會在不同的細胞、組織或器官間產生拮抗作用。因此，DNA 突變的多效性會極大地限制生物體的遺傳多樣性，降低生物體的適合度。腺嘌呤到次黃嘌呤（A-to-I）RNA 編輯是動物中廣泛存在的轉錄后修飾，在不改變基因組序列的情況下增加了蛋白產物的多樣性，規避了 DNA 突變多效性的局限，對生物體的適應性演化可能有重要的作用。

果蠅的 RNA 編輯主要發生在神經系統，且大量的 RNA 編輯位點位于蛋白編碼區。陸劍研究組在黑腹果蠅大腦轉錄組中鑒定到 2114 個 A-to-I 編輯位點，其中 678 個潛在改變蛋白質序列（非同義，Nonsyn），而且這些 Nonsyn 編輯位點主要富集在神經功能相關的基因。與同義（Syn）RNA 編輯位點相比，Nonsyn 位點呈現出非常強的適應性演化信號: 1）Nonsyn 位點在 mRNA 上發生的密度顯著高于中性（隨機）情況下的期望值，2）Nonsyn 比 Syn 位點有更高的編輯水平。通過對近緣種擬果蠅和擬暗果蠅大腦轉錄組的深度測序及演化基因組學分析，發現近一半的編輯位點是在演化上保守的。需要指出的是，DNA 序列越保守的基因上非同義 RNA 編輯位點的密度越高，從而在表觀遺傳學層面拓寬了序列的多樣性。比較基因學分析表明，RNA 編輯在演化過程中是高度動態的，新的 RNA 編輯位點不斷產生，而那些被功能已建立的編輯事件則在漫長演化過程中被自然選擇作用所保留下來。研究還發現在高溫脅迫實驗中，溫度對 RNA 編輯水平的影響超過了性別因素，揭示了 RNA 編輯可能參與果蠅的脅迫應答。該研究揭示了果蠅 RNA 編輯在演化上的適應性，對認識 RNA 編輯的演化和功能提供了新思路。

陸劍研究員為該論文的通訊作者。生命中心博士生段元格、生科院博士生竇圣乾、博士后羅詩琦是論文的*作者，生科院博士生張宏為論文的共同作者。本研究得到了李川昀、李程、羅冬根和 Billy Jin Li 教授的大力協助，得到了國家自然科學基金、科技部、科研啟動經費和北大 - 清華生命科學聯合中心的支持。

和本文同時期向 PLOS Genetics 投稿的斯坦福大學 Billy Jin Li 教授研究組也利用比較基因組學方法在果蠅中發現大量的位于編碼區和非編碼區的 RNA 編輯事件，并揭示了順式調控元件對這些編輯位點演化模式的作用機制。

果蠅腦組織中 RNA 編輯位點的鑒定和演化適應性 （A）鑒定黑腹果蠅腦組織 RNA 編輯位點的流程；（B）不同果蠅物種的 RNA 編輯位點的演化關系；（C）RNA 編輯位點的密度與基因 / 位點保守性的關系；（D）不同溫度條件下編輯水平的對比；（E）果蠅不同發育階段的 RNA 編輯酶 ADAR 與 PSEB 基因的表達情況