CARPID助力非编码RNA研究

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曾经被认为基因组中的主要“暗物质”——长链非编码核糖核酸（long non-coding RNAs，lncRNA）的关注热度日益攀升。越来越多研究表明这些RNA分子可能参与细胞内一系列重要的生理活动，与肿瘤发生发展也有着密切关系，MALAT1、MEG3等lncRNA已经逐渐成为肿瘤诊断和预后的生物标志物。RNA结合蛋白（RBP）与lncRNA之间的相互作用决定了RNA分子的功能和命运。因此在活细胞内精准鉴定lncRNA的相互作用蛋白可以帮助我们更好地揭示某些复杂人类疾病的分子机制【1】。
受此启发，严健教授、张亮教授和陈居明教授带领的西北大学与香港城市大学的联合研究团队（论文共同第一作者为联合小组研究成员易文凯、李靖宇、朱孝轩和王曦博士）经过一年多时间的努力，成功开发了一种检测活细胞内RNA与蛋白质相互作用的新方法取名CARPID （全称CRISPR-Assisted RNA-Protein Interaction Detection Method)。2020年6月22日，Nature Methods 杂志在线发表该团队论文CRISPR-Assisted Detection of RNA-Protein Interactions in Living Cells，详细描述了CARPID技术细节：CARPID利用CRISPR/CasRx系统【2】，将与之融合的BASU生物素转移酶【3】特异牵引至活细胞中目标lncRNA附近，对邻近蛋白进行生物素化标记，以方便使用链霉素亲和偶联磁珠分离，然后对分离的蛋白质进行质谱的无标记定量对比分析，确认目标lncRNA的结合蛋白（图1）。
（图1）
将CARPID方法应用于已被广泛研究的长非编码RNA XIST上，团队发现了很多之前未报道的XIST相互作用蛋白，包括转录起始因子TFIID亚基TAF15和ISWI染色质重塑因子SNF2L。随后的生化和功能验证确认了相互作用，并提出了X染色体失活调控的新机制（图2）。
（图2）
随着非编码RNA分子的重要性逐渐被发掘，该技术具有广泛的应用前景。包括寻找在肿瘤发生过程中具有重要作用的RNA结合蛋白，以及用于发现新冠病毒RNA基因组侵入人体细胞后的重要结合蛋白，这些蛋白分子或许可以作为治疗相关疾病的药物靶点等等。