文章信息

文章题目：Molecular basis of RADAR anti-phage supramolecular assemblies

期刊：Cell

发表时间：2023年2月9日

主要内容：中科院生物物理研究所高璞团队在Cell杂志上发表题为Molecular basis of RADAR anti-phage supramolecular assemblies的文章，该研究发现了RADAR不同组分间的互作关系，揭示了其通过形成新型超分子复合体来实现RNA装载、运输和脱氨修饰的偶联机制。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.01.026

使用TransGen产品：Trans10 Chemically Competent Cell（CD101）

研究背景

在宿主细胞和病毒的漫长斗争中，宿主细胞逐渐形成多种免疫机制来抵抗病毒感染，其中，针对核酸分子的免疫识别和操作扮演着极为重要的角色，这种机制广泛存在于从细菌到哺乳动物等几乎所有的免疫系统中。细菌的信号转导和调控机制相较于哺乳动物更为简单高效，其编码的多种抗病毒免疫系统可直接对核酸分子进行切割或修饰，因此细菌免疫系统被广泛用于多种生物学工具的开发。

此前，Feng Zhang和Eugene Koonin团队发现了一种拥有全新核酸修饰活性的细菌免疫系统：RADAR（phage restriction by an adenosine deaminase acting on RNA），是目前已知的唯一可过催化RNA的A-to-I（adenosine-to-inosine）脱氨来执行抗病毒功能的细菌防御系统，它包含RdrA（ATPase酶活性）和RdrB（腺苷脱氨酶活性）两种核心组分。病毒感染宿主后RADAR被激活，进而广泛催化宿主及病毒的转录组RNA脱氨，使感染细胞死亡，进而阻断病毒传播。RADAR在抗病毒免疫和RNA修饰方面展现出多种优势，但目前关于RADAR的研究还不十分清楚，很多问题亟需解决。

文章概述

研究人员首先解析了RdrB和RdrA的结构，发现12个RdrB按照特定的方式组装成笼状结构，功能实验表明RdrB亚基间的互作对抗病毒功能至关重要。RdrA同时组装成单层的7聚体环和由两个7聚体环叠合而成的双层14聚体环，RdrA环中心的直径和表面电荷均符合底物RNA的特点，进一步的生化实验表明RdrA环与Stem-Loop RNA存在特异性结合，且RNA的存在可显著促进RdrA的ATPase酶活性。接着，研究人员通过解析RdrA与Stem-Loop RNA复合物的结构，发现了RNA装载到RdrA环的动态底部的构象并发现RNA的装载与ATP的结合存在关系。最后，通过生化实验确定RdrB和RdrA存在互作，互作的分子机制是RdrA的7聚体环通过其结构稳定的顶部与RdrB笼进行对接，且RdrA环的底物运输通道恰好与RdrB的活性中心完美对齐，从而实现了底物装载、运输和修饰的巧妙偶联。此外，研究人员还发现RdrB及RdrA-RdrB复合物也可以催化多种小分子代谢类底物（ATP/dATP/ADP/dADP/AMP/dAMP/ adenosine）的脱氨反应。已有研究表明细胞内的小分子类inosine大量聚集，也会对细胞产生毒性并使其生长停滞。因此，RADAR对RNA类底物和小分子类底物的脱氨修饰，可能共同推动了其有效的抗病毒功能。

RADAR超分子复合体的组装和工作机制

该研究报道了RADAR系统超分子复合体的组装细节，发现了RADAR系统实现底物装载、运输及修饰的多酶偶联机制，对开发基于RADAR的base-editing工具、纳米颗粒载体和新型抗菌疗法等提供了基础。

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使用Trans10 Chemically Competent Cell（CD101）产品发表的部分文章：

●  Gao Y N, Luo X, Li P P, et al. Molecular basis of RADAR anti-phage supramolecular assemblies [J].Cell,2023.

●  Huang S H, Liu J, Zhou J, et al. Identification and characterization of a pyridoxal 5′-phosphate phosphatase in tobacco plants [J]. Plant Science,2019.

●  Zhong S J, Zhang S, Fan X Y, et al. A single-cell RNA-seq survey of the developmental landscape of the human prefrontal cortex [J].Nature,2018.

●  Kong B J, Cao Y, Wu D N, et al. Affinity maturation of an antibody for the UV-induced DNA lesions 6,4 pyrimidine-pyrimidones [J].Applied Microbiology and Biotechnology,2018.

●  Chen X Y, Xu F, Zhu C M, et al. Dual sgRNA-directed gene knockout using CRISPR/Cas9 technology in Caenorhabditis elegans[J].Cell,2014.