加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员也是Eclipse的共同创始人，他们捕获了基因调控内部运作的高分辨率图片。他们绘制了最大的RNA结合蛋白网络，它们结合的RNA序列以及蛋白的功能图。地图的分辨率越高，研究人员就会越了解。
加利福尼亚大学圣地亚哥分校细胞与分子医学教授，MBA Gene Geneoo博士说：“通过确定所有RNA结合蛋白的位置，水闸开始打开，以描述RNA生物学的调控方式。” Eclipse。“从药物开发的角度来看，我们已经规划了迄今为止最大的前景，涉及将近360种RNA结合蛋白。”
这项工作是美国国立卫生研究院（NIH）资助的一个更大项目的一部分，该项目被称为DNA元素百科全书（ENCODE），这是研究人员之间的一项共同努力，目的是充分表征人和小鼠基因组的功能部分。
BioSpace与Eclipse首席执行官兼联合创始人Yeo和Peter Chu博士进行了交谈，他们了解了有关RNA结合蛋白的知识，其技术平台以及它们对RNA治疗的意义。
人体的智能传感器
RNA结合蛋白的作用完全像听上去一样-它们与RNA的某些序列结合。它们结合后会做很多事情，但是RNA结合蛋白的工作是以某种方式调节RNA生物学，例如防止读取一部分RNA（阻止蛋白质产生）或增加RNA序列的数量。
RNA（核糖核酸）通常被认为是存储在我们DNA中的信息与人体分子机器（蛋白质）之间的中间人。RNA有多种类型，每种 RNA发挥各自的功能以使细胞保持顺畅。RNA需要其蛋白质朋友的一点帮助才能执行其任务，这就是RNA结合蛋白的作用。
Eclipse文章图片
DNA中的遗传信息如何使功能性蛋白质分子机器成为生物学的“中心教条”。资料来源：Eclipse BioInnovations
有2000多种预测的RNA结合蛋白。随着这一数字的不断增长，研究人员正在竞相了解这些蛋白质如何与RNA相互作用，这些蛋白质的作用以及它们如何适应更大的RNA生物学图景。
绘制出每种RNA /蛋白质相互作用的图谱有助于揭示疾病背后的未知秘密，阐明直接针对RNA或RNA结合蛋白的潜在治疗方法（称为RNA治疗剂）。
Yeo解释说：“基因组中所有蛋白质靶标中的大多数都是不可吸收的-RNA治疗剂可以通过靶向RNA而不是蛋白质来解决这个问题。” “重要的是要了解如何最有效地靶向这些RNA种类，其加工方式，并确定RNA中小分子或反义寡核苷酸可结合的位置。”
但是，首先如何精确地创建RNA结合蛋白图谱？
钓鱼蛋白质
Eclipse的平台基于Yeo实验室开发的一种技术，称为增强交联和免疫沉淀，然后进行测序（eCLIP），该技术可使研究人员将RNA结合蛋白与其结合的RNA序列进行匹配。这使他们可以一窥每种蛋白质的生命-它在哪里结合RNA？它有什么作用？当蛋白质不与RNA结合时会发生什么？
Yeo说：“十年前，这项研究是不可行的，因为现有方法充满了技术难题，并且不是很健壮或不容易执行。” “自从我们的2016年论文发表以来，该领域就走了一条清晰而积极的轨迹-该方法现在易于使用，强大且具有适当的控制。”
为了了解RNA级别的细胞中发生的情况，将紫外线（UV）照射到细胞或组织的样品上。的UV光交联的样品中的分子，融合蛋白，以它被绑定到的RNA。
一旦蛋白质粘附到其RNA上，就可以使用酶将暴露的未结合RNA切碎-样品中仅保留与蛋白质结合的RNA。为了提取特定的蛋白质/ RNA对，可以将一种识别出特定蛋白质的抗体添加到样品中，该抗体与该蛋白质结合，作为一种手柄，可以通过称为免疫沉淀的过程从溶液中析出。
基本上，抗体的碱基附着在珠子上，抗体的“臂”伸出以闩锁在其蛋白质伴侣上。一旦蛋白质被抗体捕获，就可以将珠子与其余的液体溶液分离，从而分离出所需的蛋白质/ RNA对。
然后可以从RNA中去除蛋白质，并对新的“裸” RNA进行测序。产生的RNA序列告诉研究人员某些蛋白质的结合位置。
Yeo解释说：“您可以将其视为Google地图，在其中查找附近的所有CVS商店-每个CVS商店都是特定的RNA结合蛋白，街道是RNA序列。”
整个过程需要4-5天，具体取决于要分析的样品类型和完成的测序类型。Yeo补充说：“您只需一次测定即可从样品到数据。”
eCLIP技术还可以用于筛选出RNA修饰，例如在癌症中特别普遍的N6-甲基腺苷（m6A）修饰。Chu补充说，他们的嵌合eCLIP平台可用于“鉴定siRNA脱靶结合作用并研究microRNA和mRNA结合”。
这项技术的主要特点是您必须拥有可以与您感兴趣的蛋白质紧密结合的抗体。那么，如何生成RNA结合蛋白的大型图谱？您从许多众所周知的抗体开始。
RNA结合蛋白的最大图谱
从2014年到2016年，Yeo的实验室与抗体公司合作，鉴定并鉴定了将近400种人类RNA结合蛋白抗体，确保它们都与所需蛋白结合，并可以成功地与eCLIP分析结合使用。
他们使用这些抗体过去四年来寻找匹配的356个RNA结合蛋白，确定了每种蛋白在两种常用细胞系（白血病细胞系K562和肝癌细胞系HepG2）中结合的RNA序列。。在生成大量数据之后，Yeo的实验室对其进行了筛选，以开始绘制每种蛋白质的复杂结合图。
“数据不是结果；数据的解释就是结果，” Yeo说道。“当您拥有大量数据集时，这确实是一个数据科学问题，但是数据科学必须受到生物学的启发。”
“添加到后端的数据处理往往会被忽略，我们在Eclipse中还为RNA治疗客户使用了一些非常惊人的计算生物学，” Chu补充说。
研究的RNA结合蛋白可与多种RNA类型结合，从核糖体RNA（控制翻译）到将RNAs（控制蛋白质产生）转移到非编码RNA。一些蛋白质不仅仅与RNA结合-它们还具有其他作用，月光作为信号蛋白。
一些结果令Yeo感到惊讶：蛋白质结合许多RNA序列（包括其自身的RNA序列）的能力；寻找与线粒体RNA相互作用的新蛋白；并确定蛋白质在细胞中定位的意外位置。
Yeo补充说：“存在相互作用的网络-RNA底物的多样性比我们最初认为的要高得多。” “我想当我们在幕后看时，事情总是会变得更加复杂。”
将结合图连接到RNA治疗剂
仅知道每种RNA结合蛋白在哪里结合不足以进行生物学研究-研究人员需要了解该蛋白在做什么，如何调节RNA。为了回答这些问题，Yeo的实验室与由Brenton Graveley（康涅狄格州卫生系统大学），Christopher Burge（麻省理工学院），傅向东（圣地亚哥大学）和Eric Leucyer（蒙特利尔大学）领导的学术小组合作。每个实验室进行正交试验以提供更多数据并增强RNA结合蛋白图谱的可解释性。
Yeo补充说：“我们问到蛋白质消失时RNA会发生什么变化，这会告诉我们更多有关蛋白质在做什么的信息，而不仅是与蛋白质结合的地方。” “这份Nature论文是具有里程碑意义的研究，为RNA结合蛋白如何与RNA相互作用奠定了基础。”
尽管这是RNA生物学领域令人兴奋的突破，但在该领域仍有很多东西要学习。
“现在我可能会提出很多机会，” Yeo沉思。“这些结合蛋白能识别特定构型的软盘RNA吗？我们还希望获得更高分辨率的数据，以鉴定单细胞或组织中具有高空间分辨率的RNA靶标。”
生成类似Yeo的大规模，详细地图是开发可调节RNA和RNA结合蛋白的药物的第一步，为疾病的RNA治疗提供了新的领域。