第49卷第2期 上海师范大学学报(自然科学版) Vol 49. No. 2 2020年4月 Journal of Shanghai Normal University(Natural Sciences) Apr.,2020 DOI:10.3969/J.ISSN.1000-5137.202002.012 胞嘧啶脱氨基酶 APOBEC1研究进展 周冰涵12,严小璇2,蓝文贤2,王春喜2,曹春阳2 (1.上海师范大学化学与材料科学学院,上海200234;2.中国科学院上海有机化学研究所 生命有机化学国家重点实验室,上海200032) 摘要:为全面理解载脂蛋白 B mrNA( ApoB mRNA)编辑酶催化多肽-1( APOBEC)的作用机 制,介绍了 APOBECI和 ApoB mRNA的蛋白及核酸序列,总结并绘制了 APObECI与不同的辅助 蛋白的结合模型,阐述了 APOBEC催化 ApoB mRNA第6666位的胞嘧啶(Cw)脱氨基化分子机 制.列举了啮齿动物 APOBEC1抑制多种逆转录病毒的研究报道,介绍了兔源 APOBECI结合人 类免疫缺陷病毒1(HⅣV-1)的病毒粒子并编辑病毒基因组的机理.同时介绍了 APOBECI通过编 辑胞嘧啶或与AU富集元件(ABE)结合来调控癌症等疾病相关的细胞因子表达 关键词:载脂蛋白 B mrNA( ApoB mRNA);載脂蛋白 B mrnA编辑酶催化多肽-1( APOBECI 胞嘧啶脱基化 中图分类号:Q-71文献标志码:A文章编号:10005137(2020)02-023411 Research advances on cytosine deaminase APObECl ZHoU Binghan", YAN Xiaoxuan, LAN Wenxian, WANG Chunxi, CAO Chunyang (1. College of Chemistry and Materials Science, Shanghai Normal University, Shanghai 200234. China; 2. State Key Lab of Bio-organic and Natural Products Chemistry, Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Science Shanghai 200032. China Abstract: In order to fully understand the mechanisms of Apolipoprotein B mRNA(ApoB mRNA)editing enzyme catalytic polypeptide-1( APOBEC1), this review introduced the amino acid and nucleic acid sequences of APOBECI and ApoB mRNA summarized and mapped the binding models of APOBECI with different cofactors to explain the molecular mechanism of APOBECI catalyzing the deamination of the 6666 C of ApoB mRNA (Cu). The researches of rodent APOBECI inhibiting multiple retroviruses were exemplified here, and the related mechanisms of rabbit APOBECI binding to human immunodeficiency virus type 1(HIV-1 )and editing the viral genome were discussed. This review also introduced APOBECI regulating the expression f cytokines related to cancers and other diseases by deamination editing or combining with AU-rich element(ARE)of RNAs. 收稿日期:2019-12-20 基金项目:国家自然科学基金(21778065;91753119) 作者简介:周冰涵(1995—),女,硕士研究生,主要从事结构生物学方面的研究E-mail:binghamZ@outlook.com 通信作者:曹春阳(1970),男,研究员,主要从事结构生物学方面的研究E-mail:ccao@mail.sioc.ac.cn 引用格式:周冰涵,严小璇,蓝文贤,等胞嘧啶脱氨基酶 APOBEC1研究进展[J].上海师范大学学报(自然科学版), 2020,49(2):234-2 Citation format: ZHOU B H,, YAN X X LAN W X et al. Research advances on cytosine deaminase APOBECl [].Journal of Shanghai Normal University( Natural Sciences ),2020,49(2): 234-244
第49卷 第2期 2 0 2 0 年 4 月 Vol. 49，No. 2 Apr. ，2 0 2 0 上海师范大学学报（自然科学版） Journal of Shanghai Normal University（Natural Sciences） 胞嘧啶脱氨基酶APOBEC1研究进展 周冰涵1，2 ，严小璇2 ，蓝文贤2 ，王春喜2 ，曹春阳2* （1.上海师范大学 化学与材料科学学院，上海 200234；2.中国科学院上海有机化学研究所 生命有机化学国家重点实验室，上海 200032） 摘 要：为全面理解载脂蛋白B mRNA（ApoB mRNA）编辑酶催化多肽-1（APOBEC1）的作用机 制，介绍了APOBEC1和ApoB mRNA的蛋白及核酸序列，总结并绘制了APOBEC1与不同的辅助 蛋白的结合模型，阐述了APOBEC1催化ApoB mRNA第6 666位的胞嘧啶（C6666）脱氨基化分子机 制.列举了啮齿动物APOBEC1抑制多种逆转录病毒的研究报道，介绍了兔源APOBEC1结合人 类免疫缺陷病毒1（HIV-1）的病毒粒子并编辑病毒基因组的机理.同时介绍了APOBEC1通过编 辑胞嘧啶或与AU富集元件（ARE）结合来调控癌症等疾病相关的细胞因子表达. 关键词：载脂蛋白B mRNA（ApoB mRNA）；载脂蛋白B mRNA编辑酶催化多肽-1（APOBEC1）； 胞嘧啶脱氨基化 中图分类号：Q-71 文献标志码：A 文章编号：1000-5137（2020）02-0234-11 Research advances on cytosine deaminase APOBEC1 ZHOU Binghan1，2 ，YAN Xiaoxuan2 ，LAN Wenxian2 ，WANG Chunxi2 ，CAO Chunyang2* （1.College of Chemistry and Materials Science，Shanghai Normal University，Shanghai 200234，China；2.State Key Lab of Bio-organic and Natural Products Chemistry，Shanghai Institute of Organic Chemistry，Chinese Academy of Sciences， Shanghai 200032，China） Abstract：In order to fully understand the mechanisms of Apolipoprotein B mRNA（ApoB mRNA）editing enzyme catalytic polypeptide-1（APOBEC1），this review introduced the amino acid and nucleic acid sequences of APOBEC1 and ApoB mRNA， summarized and mapped the binding models of APOBEC1 with different cofactors to explain the molecular mechanism of APOBEC1 catalyzing the deamination of the 6666 C of ApoB mRNA（C6666）. The researches of rodent APOBEC1 inhibiting multiple retroviruses were exemplified here，and the related mechanisms of rabbit APOBEC1 binding to human immunodeficiency virus type 1（HIV-1）and editing the viral genome were discussed.This review also introduced APOBEC1 regulating the expression of cytokines related to cancers and other diseases by deamination editing or combining with AU-rich element（ARE）of RNAs. DOI：10.3969/J.ISSN.1000-5137.2020.02.012 收稿日期：2019-12-20 基金项目：国家自然科学基金（21778065；91753119） 作者简介：周冰涵（1995—），女，硕士研究生，主要从事结构生物学方面的研究.E-mail：bingham_Z@outlook.com * 通信作者：曹春阳（1970—），男，研究员，主要从事结构生物学方面的研究.E-mail：ccao@mail.sioc.ac.cn 引用格式：周冰涵，严小璇，蓝文贤，等.胞嘧啶脱氨基酶APOBEC1研究进展［J］.上海师范大学学报（自然科学版）， 2020，49（2）：234-244. Citation format：ZHOU B H，YAN X X，LAN W X，et al.Research advances on cytosine deaminase APOBEC1［J］.Journal of Shanghai Normal University（Natural Sciences），2020，49（2）：234-244
第2期 周冰涵,严小璇,蓝文贤,等:胞嘧啶脱氨基酶 APOBECI研究进展 235 Key words: apolipoprotein B mRNA(ApoB mRNA): ApoB mRNA editing enzyme catalytic polypeptide-1(APOBEC1) cytidine deamination 0引言 载脂蛋白 B mRNA( ApoB mRNA)编辑酶催化多肽( APOBEC家族)是一类胞嘧啶脱氨基酶,能催化 单链RNA或单链DNA中的胞嘧啶脱氨基转化为尿嘧啶. APOBEC家族由活化诱导胞嘧啶脱氨基酶 (AID), ApoB mRNA编辑酶催化多肽-1( APOBEC1), APOBEC2, APObeC3亚家族( APOBEC3A APOBEC3B, APOBEC3C, APOBEC3D, APOBEC3E, APOBEC3F, APOBEC3G, APOBEC3H), D K POBEC4组成.其中 APObeCⅠ与AⅠD串联排列于第12号染色体, APOBEC2位于第6号染色体 APOBEC3亚家族以串联重复的方式排列于第22号染色体, APOBEC4则位于第1号染色体,如图1(a)所 示. APOBEC家族成员脱氨基催化活性由1个或2个锌指结构域提供,位于锌指结构域的氨基酸序列在 POBEC家族中相当保守:His-X-Glu-X2-x-Pno-Cys-X2-Cys(其中X表示任何氨基酸);AID, APOBEC1, APOBEC3A, APOBEC3C, APObEC3H为单锌指催化结构域; APOBEC3B, APOBEC3D APOBEC3F, APOBEC3G则含有2个锌指催化结构域,如图1(b)所示,而 APOBEC2与 APOBEC4暂无结 构相关报道2. APOBEC家族中研究最深入的是AID与 APOBEC3亚家族,两者都有以DNA为底物的高效 脱氨基催化活性,最广为人知的功能是在外源性病毒逆转录过程中对DNA进行编辑,使病毒DNA发生 降解以抑制病毒逆转录过程,如人源 APOBEC3G编辑人类免疫缺陷病毒1(HV-)DNA以抑制HV-在 人体中的复制 APOBECI human chromosome 12 APOBEC2 human chromosome 6 APOBEC3A APOBEC3B APOBEC3C APOBEC3F APOBEC3G human chromosome 22 POBEC3D APOBE APOBEC4 His-X-Glu-X23-2g-Pro-Cys-X2--Gys single zinc-coordinating domain AID. APOBECLAPOBEC3A APOBEC3C. APOBEC3H souble zinc-coordinating domains APOBEC3B APOBEC3D APOBEC3F APOBEC3G 图1人源 APOBEC家族的分布示意图.(a)AID/ APOBEC基因在染色体上的位置(其中蓝色代表单锌指结构域蛋白,红色代 表双锌指结构域蛋白);(b)锌指结构域在蛋白序列中(上方氨基酸为构成锌指结构域的保守活性位点) APOBECI是一种RNA胞嘧啶脱氨基酶,可特异性编辑 ApoB mRNA,编辑DNA不是其主要功能 其功能特征具体体现在如下几个方面:1)与AID/ APOBEC3相似的是,啮齿动物,尤其兔源 APOBEC1蛋 白通过 RNA/DNA胞嘧啶脱氨基化的机制,抑制某些逆转录病毒的复制;2)随着更多的 APOBECI编辑 靶标的鉴定,发现 APOBEC在包括癌症等疾病发生方面具有一定作用;3) APOBEC1也是 APOBEC家族 中唯一需要与特定的辅助蛋白形成复合物才能进行 ApoB mRNA编辑的蛋白 近年来关于 APOBEC1的研究范围越来越广,不再局限于 ApoB mRNA的脱氨基化研究 APOBEC1 在体内有大量RNA靶标,催化脱氨基化也不是其参与生理过程的唯一机制.为全面了解 APOBEC1功
第2期 周冰涵，严小璇，蓝文贤，等：胞嘧啶脱氨基酶APOBEC1研究进展 Key words：apolipoprotein B mRNA（ApoB mRNA）；ApoB mRNA editing enzyme catalytic polypeptide-1（APOBEC1）； cytidine deamination 0 引 言 载脂蛋白 B mRNA（ApoB mRNA）编辑酶催化多肽（APOBEC 家族）是一类胞嘧啶脱氨基酶，能催化 单链 RNA 或单链 DNA 中的胞嘧啶脱氨基转化为尿嘧啶 .APOBEC 家族由活化诱导胞嘧啶脱氨基酶 （AID），ApoB mRNA 编 辑 酶 催 化 多 肽 -1（APOBEC1），APOBEC2，APOBEC3 亚 家 族（APOBEC3A， APOBEC3B，APOBEC3C，APOBEC3D，APOBEC3E，APOBEC3F，APOBEC3G，APOBEC3H），以 及 APOBEC4 组成 . 其中 APOBEC1 与 AID 串联排列于第 12 号染色体，APOBEC2 位于第 6 号染色体， APOBEC3亚家族以串联重复的方式排列于第22号染色体［1］ ，APOBEC4则位于第1号染色体［2］ ，如图1（a）所 示 .APOBEC家族成员脱氨基催化活性由 1个或 2个锌指结构域提供，位于锌指结构域的氨基酸序列在 APOBEC 家 族 中 相 当 保 守 ：His-X-Glu-X23–28-Pro-Cys-X2-4-Cys（其 中 X 表 示 任 何 氨 基 酸）；AID， APOBEC1，APOBEC3A，APOBEC3C，APOBEC3H 为 单 锌 指 催 化 结 构 域 ；APOBEC3B，APOBEC3D， APOBEC3F，APOBEC3G 则含有 2 个锌指催化结构域，如图 1（b）所示，而 APOBEC2 与 APOBEC4 暂无结 构相关报道［2］ .APOBEC家族中研究最深入的是AID与APOBEC3亚家族，两者都有以DNA为底物的高效 脱氨基催化活性，最广为人知的功能是在外源性病毒逆转录过程中对DNA进行编辑，使病毒DNA发生 降解以抑制病毒逆转录过程，如人源APOBEC3G编辑人类免疫缺陷病毒1（HIV-1）DNA以抑制HIV-1在 人体中的复制. APOBEC1是一种 RNA 胞嘧啶脱氨基酶，可特异性编辑 ApoB mRNA，编辑 DNA 不是其主要功能［1］ . 其功能特征具体体现在如下几个方面：1）与AID/APOBEC3相似的是，啮齿动物，尤其兔源APOBEC1蛋 白通过 RNA/DNA 胞嘧啶脱氨基化的机制，抑制某些逆转录病毒的复制；2）随着更多的 APOBEC1编辑 靶标的鉴定，发现APOBEC1在包括癌症等疾病发生方面具有一定作用；3）APOBEC1也是APOBEC家族 中唯一需要与特定的辅助蛋白形成复合物才能进行ApoB mRNA编辑的蛋白［3-4］ . 近年来关于 APOBEC1 的研究范围越来越广，不再局限于 ApoB mRNA 的脱氨基化研究 .APOBEC1 在体内有大量 RNA 靶标，催化脱氨基化也不是其参与生理过程的唯一机制 . 为全面了解 APOBEC1 功 图1 人源APOBEC家族的分布示意图（. a）AID/APOBEC基因在染色体上的位置（其中蓝色代表单锌指结构域蛋白，红色代 表双锌指结构域蛋白）；（b）锌指结构域在蛋白序列中（上方氨基酸为构成锌指结构域的保守活性位点） 235
236上海师范大学学报(自然科学版)J. Shanghai Normal Univ.Nat.Sci.)2020年 能,促进 APOBEC1在相关领域的研究,本文作者总结了近年来 APOBEC1在生物功能方面的研究进展 介绍了基于同源建模预测的 APOBECI编辑胞嘧啶脱氨基化的分子机制, APOBECI与辅助蛋白如何形 成复合物识别并编辑 ApoB mRNA的机制,和 APObeC在逆转录病毒以及疾病方面的研究成果 1 APOBEC1研究进展 1.1 APOBEC1功能域及结构研究 APOBECI最初在 ApoB mRNA编辑事件中被发现,人源 APOBEC1与兔源 APOBECI包含236个氨基 酸(a),大鼠 APOBEC1与小鼠 APOBEC1包含229aa,人源 APOBEC1与大鼠 APOBEC1具有69%的序列 相似性,构成锌指结构域的脱氨基活性位点H-X-E-X23-C-PX2C在 APOBEC同源蛋白中也十分 保守;N端的碱性氨基酸R15,R16,R17,R33和K34被认为是核定位信号的一部分η,它们对编辑反 应很重要 MEHTA等发现, APOBEC1的N端区域可能参与辅助蛋白的结合 APOBEC1蛋白均在C端 173-~210aa处具有一段保守的亮氨酸富集区域180~196aa.L.80,L182,I185和L189的单突变体,以及 P190AP191A双突变体均导致 APOBECI部分或几乎完全失去编辑活性同位素标记以及高效液相色 谱分析显示: APObeC1可能以同源二聚体的方式存在,而 APOBEC1的C端残基196-210a和221 229aa对二聚体的形成有很重要的影响,如图2所示,其次C端缺失的 APOBEC1突变体( APOBEC1截 短体1~172aa和截短体1-196a)无法二聚并且无法编辑 ApoB mRNA1, IKEDA等发现 APObeC的 二聚结构需要RNA分子的介导 APObEC1还能对单链DNA的胞嘧啶进行脱氨基催化,基于酵母脱氨 酶晶体结构模拟的 APOBECI结构模型支持这一结论 IKEDA等发现兔源 APOBECI的C端亮氨酸富 集区以及2个二聚体结构域均参与了其包装到HIV-1病毒粒子中的过程,C端结构域同时也是 APOBECI对病毒cDNA和基因组RNA发挥脱氨基活性必不可少的部分 human-APOBECI 80196210221229236 catalytic domain leucine- rich mot 图2人源 APOBEC1蛋白的结构域组成示意图 1.2 APOBEC1催化胞嘧啶脱氨基化的可能机制 APOBEC1能够特异性催化 ApoB mRNA第66位的胞嘧啶Cw脱氨基化转变为尿嘧啶(Uw),即 ApoB mRNA C-to-U编辑,该处密码子则由 CesaA(Q2153)突变为终止密码子UAA,经过编辑的ApoB mRNA翻译后得到ApoB蛋白的截短体Apo48(相对分子质量为24100),.未经编辑的 ApoB mRNA则翻译为 全长的ApoB100相对分子质量为5120004,如图3(a)所示,ApoB100在血液中运输内源性胆固醇和甘油三酸 酯而截短体ApoB48可代谢膳食脂类,但ApoB100结合胆固醇并在血液中运输时有可能增加动脉粥样硬化的 风险,所以 APOBEC1对 ApoB mRNA的脱氨基催化产物ApoB48可能降低动脉样硬化的风险, APOBEC1催 化活性中心是一个锌指结构域,如图1(b)所示,脱氨基化活性位点为His-X-CGlu-X2-x-Cys-Pro-X2-Cys,主 要识别底物是RNA,也有硏究报道 APOBEC1能对DNA胞嘧啶催化脱氨基化口 W.HARRIS等根据细菌 以及酵母胞嘧啶脱氨酶的结构硏究预测了 APOBEC蛋白对单链DNA脱氨基催化的分子机制,如图3(b) 所示,首先,活性位点的组氨酸(His)和半胱氨酸(Cys)与锌离子(Zn2)配位,此时一个水分子靠近活性位 点;随后水分子在Zn2作用下与谷氨酸(Glu)反应后生成一个氢氧根离子(OH),激活了锌指结构域;激 活后的Glu将胞嘧啶环的N3质子化,导致N3与C4双键不稳定,此时C4易于OH的进攻;OH进攻C4后 其质子氢被Glu鳌合,形成四面体的过渡态;最终,胞嘧啶的氨基侧基(-NH2)接受了被Ghu螯合的质子
上海师范大学学报（自然科学版） J. Shanghai Normal Univ（. Nat. Sci.） 2020年 能，促进APOBEC1在相关领域的研究，本文作者总结了近年来APOBEC1在生物功能方面的研究进展， 介绍了基于同源建模预测的 APOBEC1编辑胞嘧啶脱氨基化的分子机制，APOBEC1与辅助蛋白如何形 成复合物识别并编辑ApoB mRNA的机制，和APOBEC1在逆转录病毒以及疾病方面的研究成果. 1 APOBEC1研究进展 1.1 APOBEC1功能域及结构研究 APOBEC1最初在ApoB mRNA编辑事件中被发现.人源APOBEC1与兔源APOBEC1包含236个氨基 酸（aa），大鼠 APOBEC1与小鼠 APOBEC1包含 229aa，人源 APOBEC1与大鼠 APOBEC1具有 69% 的序列 相似性［5］ ，构成锌指结构域的脱氨基活性位点H-X-E-X23-28-C-P-X2-4-C在APOBEC1同源蛋白中也十分 保守［4］ ；N端的碱性氨基酸 R15，R16，R17，R33和 K34被认为是核定位信号的一部分［6-7］ ，它们对编辑反 应很重要［8］ .MEHTA等［9］ 发现，APOBEC1的N端区域可能参与辅助蛋白的结合.APOBEC1蛋白均在C端 173~210 aa 处具有一段保守的亮氨酸富集区域 180~196 aa.L180，L182，I185 和 L189 的单突变体，以及 P190A/P191A双突变体均导致APOBEC1部分或几乎完全失去编辑活性［8］ .同位素标记以及高效液相色 谱分析显示：APOBEC1 可能以同源二聚体的方式存在［10］ ，而 APOBEC1 的 C 端残基 196~210 aa 和 221~ 229 aa对二聚体的形成有很重要的影响［8］ ，如图2所示.其次C端缺失的APOBEC1突变体（APOBEC1截 短体1~172 aa和截短体1~196 aa）无法二聚并且无法编辑ApoB mRNA［8，11］ ，IKEDA等［5］ 发现APOBEC1的 二聚结构需要RNA分子的介导.APOBEC1还能对单链DNA的胞嘧啶进行脱氨基催化［12］ ，基于酵母脱氨 酶晶体结构模拟的APOBEC1结构模型支持这一结论［13］ .IKEDA等［5］ 发现兔源APOBEC1的C端亮氨酸富 集区以及 2 个二聚体结构域均参与了其包装到 HIV-1 病毒粒子中的过程，C 端结构域同时也是 APOBEC1对病毒cDNA和基因组RNA发挥脱氨基活性必不可少的部分. 1.2 APOBEC1催化胞嘧啶脱氨基化的可能机制 APOBEC1 能够特异性催化 ApoB mRNA 第 6666 位的胞嘧啶 C6666脱氨基化转变为尿嘧啶（U6666），即 ApoB mRNA C-to-U编辑，该处密码子则由C6666AA（Q2153）突变为终止密码子U6666AA，经过编辑的ApoB mRNA翻译后得到ApoB蛋白的截短体ApoB48（相对分子质量为241 000），未经编辑的ApoB mRNA则翻译为 全长的ApoB100（相对分子质量为512 000）［14］ ，如图3（a）所示.ApoB100在血液中运输内源性胆固醇和甘油三酸 酯，而截短体ApoB48可代谢膳食脂类［15］ ，但ApoB100结合胆固醇并在血液中运输时有可能增加动脉粥样硬化的 风险［16］ ，所以APOBEC1对ApoB mRNA的脱氨基催化产物ApoB48可能降低动脉粥样硬化的风险.APOBEC1催 化活性中心是一个锌指结构域，如图1（b）所示，脱氨基化活性位点为His-X-Glu-X23-28-Cys-Pro-X2-4-Cys［4］ ，主 要识别底物是RNA，也有研究报道APOBEC1能对DNA胞嘧啶催化脱氨基化［12，17］ .HARRIS等［1］ 根据细菌 以及酵母胞嘧啶脱氨酶的结构研究预测了APOBEC蛋白对单链DNA脱氨基催化的分子机制，如图3（b） 所示.首先，活性位点的组氨酸（His）和半胱氨酸（Cys）与锌离子（Zn2+ ）配位，此时一个水分子靠近活性位 点；随后水分子在Zn2+ 作用下与谷氨酸（Glu）反应后生成一个氢氧根离子（OH- ），激活了锌指结构域；激 活后的Glu将胞嘧啶环的N3质子化，导致N3与C4双键不稳定，此时C4易于OH- 的进攻；OH- 进攻C4后 其质子氢被 Glu螯合，形成四面体的过渡态；最终，胞嘧啶的氨基侧基（-NH2 ）接受了被 Glu螯合的质子 图2 人源APOBEC1蛋白的结构域组成示意图 236
第2期 周冰涵,严小璇,蓝文贤,等:胞嘧啶脱氨基酶 APOBECI研究进展 237 氢,使碳氮键断裂,C4重新与氧原子(O)形成双键并从活性位点处释放尿嘧啶和氨(NH3),如图3(b)所 示. APOBEC1催化DNA或RNA胞嘧啶脱氨基化可能也符合这一机制 /CwAA、 ApoB mRNA U666AA Q2153 Apol00512000 Apo48(241000 active site of APObECl Zn" H, HN RNA/DNA cuisine uracil 图3 APOBEC1编辑 ApoB mRNA的微观机制.(a) APOBEC1催化 ApoB mRNA C66脱氨基转化为U(该处的密码子CAA 被突变为UAA,对应APo100的Q2153被突变为Apo48的终止密码子);(b) APOBEC1催化 DNA/RNA胞嘧啶脱氨基化 13 APOBEC1与辅助蛋白形成复合物对 A poB mRNA C脱氨基化 重组 APOBECI蛋白和细胞提取物的研究均证明仅凭单独的 APOBEC1尽管能介导单胞嘧啶的脱 氨基化反应,但不足以在体内或体外催化 ApoB mRNA C-to-U编辑,需要与辅助蛋白 APOBEC1互 补因子(A1CF)或RNA结合模体蛋白-47(RBM47)形成有效的RNA编辑复合物2.在 ApoB mRNA的 C-to-U编辑中,能被编辑的最小序列长26个核苷酸(n),这段序列从有袋动物到人类都高度保 守23.除被编辑位点C外,该序列还包含 ApoB mRNA的位点特异性脱氨所需的其他3个顺式作用 元件如图4所示,第一个元件是位于C下游的特异性结合序列( mooring sequence,1lnt),特异性 结合序列不可编辑33;第二个元件位于C和特异性结合序列之间的区域,称为间隔元件( spacer element,2-8nt),最佳长度为4nt;第三个元件是富含AU的效率序列( efficiency sequence),位于Cc的 上游,调节编辑反应的产量
第2期 周冰涵，严小璇，蓝文贤，等：胞嘧啶脱氨基酶APOBEC1研究进展 氢，使碳氮键断裂，C4重新与氧原子（O）形成双键并从活性位点处释放尿嘧啶和氨（NH3 ），如图 3（b）所 示.APOBEC1催化DNA或RNA胞嘧啶脱氨基化可能也符合这一机制. 1.3 APOBEC1与辅助蛋白形成复合物对ApoB mRNA C6666脱氨基化 重组 APOBEC1蛋白和细胞提取物的研究均证明仅凭单独的 APOBEC1 尽管能介导单胞嘧啶的脱 氨基化反应，但不足以在体内或体外催化 ApoB mRNA C-to-U 编辑［18-19］ ，需要与辅助蛋白 APOBEC1互 补因子（A1CF）或 RNA 结合模体蛋白-47（RBM47）形成有效的 RNA 编辑复合物［20-22］ . 在 ApoB mRNA 的 C-to-U 编辑中，能被编辑的最小序列长 26 个核苷酸（nt）［23］ ，这段序列从有袋动物到人类都高度保 守［24-25］ .除被编辑位点 C6666外，该序列还包含 ApoB mRNA 的位点特异性脱氨所需的其他 3 个顺式作用 元件［26-28］ . 如图 4所示，第一个元件是位于 C6666下游的特异性结合序列（mooring sequence，11nt），特异性 结合序列不可编辑［23，26，29］ ；第二个元件位于 C6666和特异性结合序列之间的区域，称为间隔元件（spacer element，2~8 nt），最佳长度为4 nt［28］ ；第三个元件是富含AU的效率序列（efficiency sequence），位于C6666的 上游，调节编辑反应的产量［30］ . 图3 APOBEC1编辑ApoB mRNA的微观机制（. a）APOBEC1催化ApoB mRNA C6666脱氨基转化为U6666（该处的密码子CAA 被突变为UAA，对应Apo100的Q2153被突变为Apo48的终止密码子）；（b）APOBEC1催化DNA/RNA胞嘧啶脱氨基化 237
上海师范大学学报(自然科学版)J. Shanghai Normal Univ.Nat.sci.) 2020年 5*- GACAUAUAU-GAUA-C6666-AAUU-UGAUCAGUAUAUUA- 4 ApoB mRNA序列结构示意图 1998年, RICHARDSON等提出被编辑的胞嘧啶核苷C。周围的保守序列元件形成茎-环二级结 构,其中C位于八环中.1999年, HERSBERGER等提出另一种二级结构,其中特异性结合序列和5 端的效率元件形成双链茎部,被编辑的胞苷位于单链区域而不是茎-环中2005年, MARIS等使用核 磁光谱法解析了 ApoB mRNA(3lnt)的茎-环状结构,构建了 APOBEC1互补因子(ACF)与 ApoB mRNA 的识别模型,如图5(a)所示,首先AlCF识别并结合特异性识别序列,将茎部的双链结构解构象,破坏 ApoB mRNA坚固的二级结构,使其展开并暴露出编辑位点Cws,随后 APOBECI得以靠近Cw并将其突 变为U2010年, GALLOWAY等报道称ACF可能以二聚体的形式参与 ApoB mRNA编辑.2011年 ZANTO等母认为二聚体AlCF在体外可能更容易稳定结合特异性识别的RNA序列,如图5(b)所示根 据 FOSSAT等构建的模型,如图5(c)所示,RBM47与 APOBEC1及AlCF均有相互作用,RBM47的N端 RNA识别模体(RRM)结合了 ApoB mRNA特异性识别序列,AlCF与特异性识别序列的更下游结合,因 为敲除AICF不会对整个脱氨基模型产生影响 S'-GGAUAU A UGAUA4 3-cuAu真 J-CCUAUA ACU unedited ApoB mRNA S-GGAUAU A UGAUACAA 3 CCUAUA△.ACUA C to U RNA editing APOBE ApoB48 protein 5-GAUA-Cf-AAUUUGAUCAGUAUAUUA-3 图5 APOBEC1与辅助蛋白的复合物模型示意图(a) APOBEC-ACF催化 ApoB mRNA C脱氨基;(b) APOBEC1-ACF 结合 ApoB mRNA;(e) APObECI-RBM47-ACF催化 ApoB mRNA C脱氨基 14 APOBEC1的抗逆转录病毒活性 APOBEC3蛋白亚家族是HIV-1限制因子.作为其同源蛋白, APOBEC1在体外也具有对单链DNA的 脱氨基活性.但 APOBEC1是否能调控病毒基因组从而影响病毒传播,是近年人们一直关注的研究方 向.早期利用小鼠白血病病毒(MLV)或乙型肝炎病毒(HBV)的小鼠模型研究发现, APOBECI还具有抗 病毒活性,感染MLⅤ的小鼠脾细胞或感染HBⅤ的小鼠肝细胞均检测到受 APOBECI特异性编辑过的病 毒基因组,表明 APOBEC1通过编辑病毒基因抑制病毒-3.近年的报道则揭示了更多逆转录病毒因子 定程度上受 APOBEC1调控GEE等第一次阐释了 APOBECI或有抵抗单纯疱疹病毒1(HSV-1)的作 用,大鼠幼崽神经元在感染HSV-1期间能诱导 APOBEC1表达,体外研究证明 APOBEC1通过脱氨基作用 直接抑制病毒DNA的复制,这些都暗示 APOBECI或许可以发展为大鼠在脑炎背景下新的HSV1感染 抑制剂 IKEDA等在细胞实验中发现来自多种哺乳动物的 APOBEC1蛋白可以降低长散布核苷酸序列
上海师范大学学报（自然科学版） J. Shanghai Normal Univ（. Nat. Sci.） 2020年 1998年，RICHARDSON 等［18］ 提出被编辑的胞嘧啶核苷 C6666周围的保守序列元件形成茎-环二级结 构，其中 C6666位于八环中 .1999年，HERSBERGER 等［31］ 提出另一种二级结构，其中特异性结合序列和 5' 端的效率元件形成双链茎部，被编辑的胞苷位于单链区域而不是茎-环中 .2005年，MARIS等［30］ 使用核 磁光谱法解析了 ApoB mRNA（31nt）的茎-环状结构，构建了 APOBEC1互补因子（A1CF）与 ApoB mRNA 的识别模型，如图 5（a）所示，首先 A1CF 识别并结合特异性识别序列，将茎部的双链结构解构象，破坏 ApoB mRNA 坚固的二级结构，使其展开并暴露出编辑位点 C6666，随后 APOBEC1得以靠近 C6666并将其突 变为 U6666.2010 年，GALLOWAY 等［32］ 报道称 A1CF 可能以二聚体的形式参与 ApoB mRNA 编辑 .2011 年 ZANTO 等［33］ 认为二聚体 A1CF在体外可能更容易稳定结合特异性识别的 RNA序列，如图 5（b）所示 .根 据 FOSSAT等［4］ 构建的模型，如图 5（c）所示，RBM47与 APOBEC1及 A1CF均有相互作用，RBM47的 N端 RNA 识别模体（RRM）结合了 ApoB mRNA 特异性识别序列，A1CF与特异性识别序列的更下游结合，因 为敲除A1CF不会对整个脱氨基模型产生影响. 1.4 APOBEC1的抗逆转录病毒活性 APOBEC3蛋白亚家族是HIV-1限制因子.作为其同源蛋白，APOBEC1在体外也具有对单链DNA的 脱氨基活性［12］ .但APOBEC1是否能调控病毒基因组从而影响病毒传播，是近年人们一直关注的研究方 向.早期利用小鼠白血病病毒（MLV）或乙型肝炎病毒（HBV）的小鼠模型研究发现，APOBEC1还具有抗 病毒活性，感染MLV的小鼠脾细胞或感染HBV的小鼠肝细胞均检测到受APOBEC1特异性编辑过的病 毒基因组，表明 APOBEC1通过编辑病毒基因抑制病毒［34-35］ .近年的报道则揭示了更多逆转录病毒因子 一定程度上受APOBEC1调控.GEE等［36］ 第一次阐释了APOBEC1或有抵抗单纯疱疹病毒1（HSV-1）的作 用，大鼠幼崽神经元在感染HSV-1期间能诱导APOBEC1表达，体外研究证明APOBEC1通过脱氨基作用 直接抑制病毒 DNA 的复制，这些都暗示 APOBEC1或许可以发展为大鼠在脑炎背景下新的 HSV-1感染 抑制剂.IKEDA等［37］ 在细胞实验中发现来自多种哺乳动物的APOBEC1蛋白可以降低长散布核苷酸序列 图4 ApoB mRNA序列结构示意图 图5 APOBEC1与辅助蛋白的复合物模型示意图（. a）APOBEC1-A1CF催化ApoB mRNA C6666脱氨基；（b）APOBEC1-A1CF 结合ApoB mRNA；（c）APOBEC1-RBM47-A1CF催化ApoB mRNA C6666脱氨基 238
第2期 周冰涵,严小璇,蓝文贤,等:胞嘧啶脱氨基酶 APOBECI研究进展 I(LINE-1)和长末端重复序列(LTRs)反转录转座子的迁移率和感染潜力,认为 APOBEC1或许通过结合 LINE-1的特殊RNA序列、LINE-1的开放阅读区,或逆转录相关的宿主蛋白的方式阻碍LINE-1逆转录 研究表明来源于大鼠的 APOBEC1能抑制HIV-1等外源性逆转录病毒的复制3, IKEDA等发 现来自小型啮齿动物的几种 APOBeCI以及兔源 APOBECI能够不受病毒感染因子(Ⅴif)的影响,通过其 C端与HIV-1Gag蛋白核衣壳结构域的相互作用,掺入HV-1病毒粒子中从而抑制HIVv-1复制,如图6所 示,其中兔源 APOBEC1因能更有效地掺人HⅣ-1病毒粒子中而显示出最大抑制活性.抑制作用大部分 依赖 APOBECI对病毒RNA的胞苷脱氨基化活性,及对HIV-1原病毒DNA的脱氨基活性,对脱氨基活性 位点Gu63的突变不影响 APOBEC1掺入病毒粒子,却导致兔源 APOBEC1的HIV-1的抑制作用大部分丧 失.遗憾的是,与啮齿动物 APOBEC1氨基酸序列相似性高达70%的人源 APOBEC1却几乎不能抑制 HIV-12.了发现参与 APOBEC1识别病毒基因而抑制HV-1感染的氨基酸序列, IKEDA等构建了 系列兔源和人源 APOBECI的嵌合蛋白.结果显示:兔源 APOBECI在C端的一段亮氨酸富集区域以及 2个二聚化结构域不仅能帮助 APOBEC1结合到HV-1病毒粒子中,同时参与了 APObeC1对病毒DNA 以及RNA的脱氨基过程.其他因素,如蛋白质的正确折叠与修饰、各种细胞因子的参与等,是 APOBECI 发挥最大抗HIV-1活性所必需的.在未来的研究中,全面地阐明 APOBEC1对病毒DNA/RNA催化脱氨基 化的分子机制,有利于完善 APOBEC家族保护宿主免受逆转录病毒侵害的防御机制 Gagwith NC domain HIV-IDNA/RNA 图6兔源 APOBEC1通过结合Gag核衣壳进入HV-1病毒粒子的过程 尽管对 APOBEC1抗逆转录病毒活性的研究已有很多,但近期一份针对 APOBECI缺陷小鼠的研究 数据指出 APOBEC1既不能限制急性FV(MLV病毒的一种)复制,也不能催化FV基因组突变,这与早 期的体外研究结果相悖{.因此并非所有体外有效的逆转录病毒限制因子在体内都具有相关功能基 于某些限制因子,开发抗病毒策略可能为时过早, APOBECI作为逆转录病毒限制因子是否具有生物意 义,应该经过 APOBEC1敲除的小鼠模型的筛选确定后才能进行深入的基础研究和转化研究叫 .5 APOBEC1在肿瘤形成中的作用 对RNA的编辑和调节功能已被证实在肿瘤形成中起重要作用4.研究表明,DNA/NA胞苷脱氨 酶 APOBEC家族诱变模式在人类癌症中也广泛存在,已经观察到多个 APOBEC家族成员与癌症关 联5.而 APOBEC1曾被报道在哺乳动物体内很多不存在 ApoB mRNA的组织中广泛表达,对基因转 录组的大范围测序鉴定了32个新的受 APOBEC1编辑的RNA靶标,这些靶标均位于RNA3′-非翻译区 (3UTR)的AU富集元件(ARE)3.这些 APOBEC1新的RNA靶标囊括了许多重要的细胞因子通过调控 RNA靶标, APOBEC1直接或间接参与了一些重要的生理过程 APOBEC1结合环氧合酶2(COX-2)的mRNA,促进COX-2mRNA稳定表达,是胃肠道环境中 COX-2mRNA的关键调节因子 1POBECI基因缺失的小鼠小肠上皮细胞COX-2表达被抑制,导致其受 辐射损伤产生的细胞凋亡水平增加敲除 APOBECI表达的APCm小鼠,将减少因COX-2引起的胃肠
第2期 周冰涵，严小璇，蓝文贤，等：胞嘧啶脱氨基酶APOBEC1研究进展 1（LINE-1）和长末端重复序列（LTRs）反转录转座子的迁移率和感染潜力，认为APOBEC1或许通过结合 LINE-1的特殊RNA序列、LINE-1的开放阅读区，或逆转录相关的宿主蛋白的方式阻碍LINE-1逆转录. 研究表明来源于大鼠的 APOBEC1能抑制 HIV-1等外源性逆转录病毒的复制［34，38-39］ ，IKEDA 等［40］ 发 现来自小型啮齿动物的几种APOBEC1以及兔源APOBEC1能够不受病毒感染因子（Vif）的影响，通过其 C端与HIV-1 Gag蛋白核衣壳结构域的相互作用，掺入HIV-1病毒粒子中从而抑制HIV-1复制，如图6所 示，其中兔源 APOBEC1因能更有效地掺入 HIV-1病毒粒子中而显示出最大抑制活性 .抑制作用大部分 依赖APOBEC1对病毒RNA的胞苷脱氨基化活性，及对HIV-1原病毒DNA的脱氨基活性，对脱氨基活性 位点Glu63的突变不影响APOBEC1掺入病毒粒子，却导致兔源APOBEC1的HIV-1的抑制作用大部分丧 失 . 遗憾的是，与啮齿动物 APOBEC1 氨基酸序列相似性高达 70％的人源 APOBEC1 却几乎不能抑制 HIV-1 ［38-42］ .为了发现参与 APOBEC1识别病毒基因而抑制 HIV-1感染的氨基酸序列，IKEDA 等［5］ 构建了 一系列兔源和人源APOBEC1的嵌合蛋白.结果显示：兔源APOBEC1在C端的一段亮氨酸富集区域以及 2 个二聚化结构域不仅能帮助 APOBEC1 结合到 HIV-1 病毒粒子中，同时参与了 APOBEC1 对病毒 DNA 以及RNA的脱氨基过程.其他因素，如蛋白质的正确折叠与修饰、各种细胞因子的参与等，是APOBEC1 发挥最大抗HIV-1活性所必需的.在未来的研究中，全面地阐明APOBEC1对病毒DNA/RNA催化脱氨基 化的分子机制，有利于完善APOBEC家族保护宿主免受逆转录病毒侵害的防御机制. 尽管对APOBEC1抗逆转录病毒活性的研究已有很多，但近期一份针对APOBEC1缺陷小鼠的研究 数据指出APOBEC1既不能限制急性FV（MLV病毒的一种）复制，也不能催化FV基因组突变［43］ ，这与早 期的体外研究结果相悖［12，34］ .因此并非所有体外有效的逆转录病毒限制因子在体内都具有相关功能.基 于某些限制因子，开发抗病毒策略可能为时过早，APOBEC1作为逆转录病毒限制因子是否具有生物意 义，应该经过APOBEC1敲除的小鼠模型的筛选确定后才能进行深入的基础研究和转化研究［44］ . 1.5 APOBEC1在肿瘤形成中的作用 对 RNA的编辑和调节功能已被证实在肿瘤形成中起重要作用［45-46］ .研究表明，DNA/RNA 胞苷脱氨 酶 APOBEC 家族诱变模式在人类癌症中也广泛存在［47］ ，已经观察到多个 APOBEC 家族成员与癌症关 联［48-51］ .而APOBEC1曾被报道在哺乳动物体内很多不存在ApoB mRNA的组织中广泛表达［43］ ，对基因转 录组的大范围测序鉴定了 32个新的受 APOBEC1编辑的 RNA靶标，这些靶标均位于 RNA 3'-非翻译区 （3'UTR）的AU富集元件（ARE）［52］ .这些APOBEC1新的RNA靶标囊括了许多重要的细胞因子.通过调控 RNA靶标，APOBEC1直接或间接参与了一些重要的生理过程. APOBEC1 结合环氧合酶 2（COX-2）的 mRNA，促进 COX-2 mRNA 稳定表达［53］ ，是胃肠道环境中 COX-2 mRNA 的关键调节因子 .APOBEC1基因缺失的小鼠小肠上皮细胞 COX-2表达被抑制，导致其受 辐射损伤产生的细胞凋亡水平增加［53］ .敲除APOBEC1表达的APCmin/+小鼠，将减少因COX-2引起的胃肠 图6 兔源APOBEC1通过结合Gag核衣壳进入HIV-1病毒粒子的过程 239
240上海师范大学学报(自然科学版)J. Shanghai Normal Univ( Nat. Sci) 2020年 道息肉和肿瘤的数量 APOBEC1还在脑缺血大鼠的神经元细胞中以相同的方式上调COX-2蛋白的表 达,以影响脑缺血大鼠的发炎症状.由于 APOBECI在肠道、肝脏、树突细胞以及免疫系统中编辑了大 量的转录物, APOBEC1的遗传失活将影响巨噬细胞中重要基因(如LAMP1,Rac1,Kras等)的表达水 平,并影响它的特殊细胞功能. APOBEC1还能结合原癌基因c- Mye mRNA的3UTR以增加其稳定性61 在HuH7.5肝癌细胞系中, APOBEC1与异质核核糖核蛋白Q同种型6( hnRNPQ6)相互作用,共同稳定白 细胞介素8(I18)mRNA,助长癌细胞生长62 APOBEC1介导的RNA编辑与肿瘤形成的第一个直接联系是在1995年被发现的在转基因兔和小 鼠肝脏中过表达兔源 APOBEC1最终导致肝脏发育不良和原发性肝癌.随后研究证实了 APOBEC1通 过编辑转录因子来调节癌症相关基因的表达,如 APOBEC1编辑神经纤维蛋白1(NF-1)mRNA,从而阻 碍NF-1的肿瘤抑制功能,导致与1型神经纤维瘤相关的神经肿瘤发生敲除小鼠神经系统小胶质细胞 中的 A POBECⅠ基因致使中年小鼠大脑处于促炎环境,同时伴随着髓鞘形成异常、溶酶体表达异常,以及 年龄相关的神经退化等一系列中枢神经系统病变,进一步研究发现 APOBEC1编辑小胶质细胞中多个 基因转录组,其中对溶酶体膜蛋白2(LAMP2)的mRNA脱氨基化,最终导致溶酶体丰度的降低,进而影 响小胶质细胞的部分正常功能,显示RNA编辑或许能作为大脑疾病的预测指标 APOBEC1驱动的 nRNA编辑还被证明与肺腺癌有关,对睾丸生殖细胞肿瘤(TGCT)小鼠模型的一项研究发现缺乏 APOBEC1可影响TGCT易感性,这种影响以跨代的方式表现,暗示 APOBEC1可能通过RNA编辑的方 式调节表观遗传变化 概括来说, APOBECI调控RNA主要通过2种方式:一是与RNA3 UTR ARE结合来修饰转录因子 调控转录因子的衰变速度从而延长其寿命,最终使相关基因稳定表达s;二是直接编辑细胞因子的 mRNA导致胞嘧啶突变为尿嘧啶尽管有研究认为 APOBECI参与癌症的发病的机制可能是直接调控相 关的DNA,但目前大部分成果显示 APObeC1通过上述2种方式调控癌症相关RNA的稳定性 2展望 APOBEC1是 APObEC家族第一个被发现的成员,是 ApoB mRNA C-o-U编辑的特异性脱氨基催化 酶,通过与已知结构的同源蛋白序列比对、结构模拟以及一系列突变实验,已经确定了 APOBECI的锌指 结构域、脱氨基催化活性位点、C端二聚结构域以及亮氨酸富集区.尽管如此, APOBECI如何与辅助蛋 白形成复合物编辑酶对 ApoB mRNA进行C-o-U编辑,尚需 APObEC1相关的晶体、核磁或电镜结构的 验证.但由于 APOBEC1难以表达纯化,其结构研究一直进展缓慢. APOBEC1自身能够靶向转录因子的AU序列,但在 ApoB mRNA脱氨基过程中却需要辅助蛋白结合 特异性识别序列,因为对Cw脱氨基化不仅需要固定 ApoB mRNA,还要将底物坚固的茎环结构动态性 增强,使C与 APOBEC1催化活性中心相互靠近,才能最终发挥脱氨基活性那么 APOBEC1在调控其 他转录因子,如结合COX-2mRNA或编辑LAMP-2mRNA时,是否需要辅助蛋白呢?研究这些mRNA是 否具有与 ApoB mRNA相似的坚固构象或许有助于解答这个问题.过去发现 ApoB mRNA C-to-U编辑几 乎都发生在细胞核中,而曾经假定的 APOBEC1核定位信号(NLS)并不能引导 APOBEC1定位于细胞 核m, APOBECI的细胞核定位可能依赖辅助蛋白的运输2,2,所以辅助蛋白不仅具备结合核酸底物的 能力,而且在细胞核-细胞质运输方面也发挥着重要的作用另外,使用26-102nt的 ApoB mRNA发现底 物的增长将提高编辑效率,在 FOSSAT等给出的模型中可以看到ACF与特异性结合序列的下游结 合.目前的实验尚不能完全模拟出体内 ApoB mRNA底物状态,要阐释体内 ApoB mRNA C-to-U编辑的 真实分子机制,需要解析出 ApoB mRNA- APOBeCI-RBM47-AlCF复合物的真实结构.随着对 APOBEC1研究的不断深入,发现 APOBECI的脱氨基催化活性在抗逆转录病毒中发挥着作用,最引人注
上海师范大学学报（自然科学版） J. Shanghai Normal Univ（. Nat. Sci.） 2020年 道息肉和肿瘤的数量［54］ .APOBEC1还在脑缺血大鼠的神经元细胞中以相同的方式上调COX-2蛋白的表 达，以影响脑缺血大鼠的发炎症状［55］ .由于APOBEC1在肠道、肝脏、树突细胞以及免疫系统中编辑了大 量的转录物［56-60］ ，APOBEC1的遗传失活将影响巨噬细胞中重要基因（如LAMP1，Rac1，Kras等）的表达水 平，并影响它的特殊细胞功能［56］ .APOBEC1还能结合原癌基因c-Myc mRNA的3'UTR以增加其稳定性［61］ . 在HuH7.5肝癌细胞系中，APOBEC1与异质核核糖核蛋白Q同种型6（hnRNPQ6）相互作用，共同稳定白 细胞介素-8（IL8）mRNA，助长癌细胞生长［62］ ； APOBEC1介导的 RNA编辑与肿瘤形成的第一个直接联系是在 1995年被发现的 .在转基因兔和小 鼠肝脏中过表达兔源 APOBEC1最终导致肝脏发育不良和原发性肝癌［63］ .随后研究证实了 APOBEC1通 过编辑转录因子来调节癌症相关基因的表达［64］ ，如APOBEC1编辑神经纤维蛋白1（NF-1）mRNA，从而阻 碍NF-1的肿瘤抑制功能，导致与1型神经纤维瘤相关的神经肿瘤发生［65］ .敲除小鼠神经系统小胶质细胞 中的APOBEC1基因致使中年小鼠大脑处于促炎环境，同时伴随着髓鞘形成异常、溶酶体表达异常，以及 年龄相关的神经退化等一系列中枢神经系统病变［66］ ，进一步研究发现APOBEC1编辑小胶质细胞中多个 基因转录组，其中对溶酶体膜蛋白 2（LAMP2）的 mRNA 脱氨基化，最终导致溶酶体丰度的降低，进而影 响小胶质细胞的部分正常功能［66］ ，显示 RNA 编辑或许能作为大脑疾病的预测指标 .APOBEC1 驱动的 mRNA 编辑还被证明与肺腺癌有关［67］ ，对睾丸生殖细胞肿瘤（TGCT）小鼠模型的一项研究发现缺乏 APOBEC1可影响TGCT易感性［68］ ，这种影响以跨代的方式表现，暗示APOBEC1可能通过RNA编辑的方 式调节表观遗传变化［69］ . 概括来说，APOBEC1调控 RNA 主要通过 2种方式：一是与 RNA 3'UTR ARE 结合来修饰转录因子， 调控转录因子的衰变速度从而延长其寿命，最终使相关基因稳定表达［55］ ；二是直接编辑细胞因子的 mRNA导致胞嘧啶突变为尿嘧啶.尽管有研究认为APOBEC1参与癌症的发病的机制可能是直接调控相 关的DNA［70］ ，但目前大部分成果显示APOBEC1通过上述2种方式调控癌症相关RNA的稳定性. 2 展 望 APOBEC1是APOBEC家族第一个被发现的成员，是ApoB mRNA C-to-U编辑的特异性脱氨基催化 酶，通过与已知结构的同源蛋白序列比对、结构模拟以及一系列突变实验，已经确定了APOBEC1的锌指 结构域、脱氨基催化活性位点、C端二聚结构域以及亮氨酸富集区 .尽管如此，APOBEC1如何与辅助蛋 白形成复合物编辑酶对 ApoB mRNA 进行 C-to-U 编辑，尚需 APOBEC1相关的晶体、核磁或电镜结构的 验证.但由于APOBEC1难以表达纯化，其结构研究一直进展缓慢. APOBEC1自身能够靶向转录因子的AU序列，但在ApoB mRNA脱氨基过程中却需要辅助蛋白结合 特异性识别序列，因为对 C6666脱氨基化不仅需要固定 ApoB mRNA，还要将底物坚固的茎环结构动态性 增强，使 C6666与 APOBEC1催化活性中心相互靠近，才能最终发挥脱氨基活性 .那么 APOBEC1在调控其 他转录因子，如结合COX-2 mRNA或编辑LAMP-2 mRNA时，是否需要辅助蛋白呢？研究这些mRNA是 否具有与ApoB mRNA相似的坚固构象或许有助于解答这个问题.过去发现ApoB mRNA C-to-U编辑几 乎都发生在细胞核中，而曾经假定的 APOBEC1 核定位信号（NLS）并不能引导 APOBEC1 定位于细胞 核［71］ ，APOBEC1的细胞核定位可能依赖辅助蛋白的运输［20，22，72］ ，所以辅助蛋白不仅具备结合核酸底物的 能力，而且在细胞核-细胞质运输方面也发挥着重要的作用.另外，使用26~102 nt的ApoB mRNA发现底 物的增长将提高编辑效率［72］ ，在FOSSAT等［4］ 给出的模型中可以看到A1CF与特异性结合序列的下游结 合 .目前的实验尚不能完全模拟出体内 ApoB mRNA 底物状态，要阐释体内 ApoB mRNA C-to-U 编辑的 真 实 分 子 机 制 ，需 要 解 析 出 ApoB mRNA-APOBEC1-RBM47-A1CF 复 合 物 的 真 实 结 构 . 随 着 对 APOBEC1研究的不断深入，发现APOBEC1的脱氨基催化活性在抗逆转录病毒中发挥着作用，最引人注 240
第2期 周冰涵,严小璇,蓝文贤,等:胞嘧啶脱氨基酶 APOBECI研究进展 目的是啮齿动物和兔源 APOBEC1具有不受Ⅴif影响的抗HIV-1活性,其中兔源 APOBECI能够高效地掺 入病毒粒子并直接编辑病毒基因组,但脱氨基活性位点Glu63的突变并不能完全消除兔源 APOBECI的 HIV-1抑制作用,说明兔源 APOBECI还以一种较弱的,不同于脱氨基催化的机制抵抗HV-1,阐明这种 机制有助于加深对 APObeC家族抗病毒功能的理解 参考文献: 1] HARRIS R S, LIDDAMENT M T Retroviral restriction by APOBEC proteins [J]. Nature Reviews Immunology, 2004,4 (11):868-877. [ 2] SWANTON C, MCGRANAHAN N. STARRETT G J, et al. APOBEC enzymes: mutagenic fuel for cancer evolution and heterogeneity [J]. Cancer Discovery, 2015.5(7):704-712 3] SNYDER E M, MCCARTY C, MEHALOW A, et al. APOBECI complementation factor(AlCF)is dispensable for C-to-U RNA editing in vivo [J].RNA(New York, N.Y.), 2017, 23(4): 457-465. [4] FOSSAT N, TOURLE K, RADZIEWIC T, et al. C to U RNA editing mediated by APOBECI requires RNA-binding protein RBM47[J] EMBO Reports,2014,15(8):903-910 [5] IKEDA T, ONG E B B WATANABE N, et al. Creation of chimeric human/rabbit APOBECI with HIV-I restriction and DNA mutation activities [J]. Scientific Reports, 2016, 6: 19035 6 YAMANAKA S, POKSAY K S, BALESTRA M E, et al. Cloning and mutagenesis of the rabbit ApoB mRNA editing protein: a zine motif is essential for catalytic activity, and noncatalytic auxiliary factor()of the editing complex are widely distributed [J]. The Journal of Biological Chemistry, 1994, 269(34): 21725-21734 [7] ROBBINS J, DILWORTH S M, LASKEY R A, et al.Two interdependent basic domains in nucleoplasmin nuclear targeting sequence: identification of a class of bipartite nuclear targeting sequence [J].Cell, 1991, 64(3): 615-623 [8] TENG B B, OCHSNER S, ZHANG Q et al. Mutational analysis of apolipoprotein B mRNA editing enzyme(APOBEC1) structure-function relationships of RNA editing and dimerization [J]Journal of Lipid Research. 1999. 40(4): 623-635 [9] MEHTA A. BANERJEE S, DRISCOLL D M. APOBECI interacts with a 65 k Da complementing protein to edit apolipoprotein-B mRNA in vitro [J]. The Journal of Biological Chemistry. 1996.271(45): 28294-28299 10] LAU PP,, ZHU H J. BALDINI A, et al. Dimeric structure of a human apolipoprotein B mRNA editing protein and cloning and chromosomal localization of its gene [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1994. 91(18):8522 [11] OKA K, KOBAYASHI K, SULLIVAN M, et al. Tissue-specific inhibition of apolipoprotein B mRNA editing in the liver by adenovirus-mediated transfer of a dominant negative mutant APOBECI leads to increased low density lipoprotein in mice [J]. The Journal of Biological Chemistry, 1997, 272(3):1456-1460 [12] HARRIS R S, PETERSEN-MAHRTS K, NEUBERGER M S RNA editing enzyme APOBECI and some of its homologs can act as DNA mutators []. Molecular Cell, 2002, 10(5): 1247-1253 13] XIE K, SOWDEN M P, DANCE G S C, et al. The structure of a yeast RNA-editing deaminase provides insight into the fold and function of activation-induced deaminase and APOBECI [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences 2004,101(21):8114-811 [14] NAVARATNAM N, BHATTACHARYA S, FUJINO T, et al. Evolutionary origins of apoB mRNA editing: catalysis by a cytidine deaminase that has acquired a novel RNA-binding motif at its active site[J].Cell, 1995, 81(2): 187-195 [15 NAVARATNAM N, FUJINO T, BAYLISS J, et al.Escherich ApoB RNA editing and a mechanism for RNA substrate recognition [J]. Jourmal of Molecular Biology, 1998. 275(4) 16] TENG B, BURANT C F, DAVIDSON N O Molecular cloning of an apolipoprotein B messenger RNA editing protein [J]
第2期 周冰涵，严小璇，蓝文贤，等：胞嘧啶脱氨基酶APOBEC1研究进展 目的是啮齿动物和兔源APOBEC1具有不受Vif影响的抗HIV-1活性，其中兔源APOBEC1能够高效地掺 入病毒粒子并直接编辑病毒基因组，但脱氨基活性位点Glu63的突变并不能完全消除兔源APOBEC1的 HIV-1抑制作用，说明兔源 APOBEC1还以一种较弱的，不同于脱氨基催化的机制抵抗 HIV-1，阐明这种 机制有助于加深对APOBEC家族抗病毒功能的理解. 参考文献： ［1］ HARRIS R S，LIDDAMENT M T.Retroviral restriction by APOBEC proteins［J］.Nature Reviews Immunology，2004，4 （11）：868－877. ［2］ SWANTON C，MCGRANAHAN N，STARRETT G J，et al.APOBEC enzymes：mutagenic fuel for cancer evolution and heterogeneity［J］.Cancer Discovery，2015，5（7）：704－712. ［3］ SNYDER E M，MCCARTY C，MEHALOW A，et al.APOBEC1 complementation factor（A1CF）is dispensable for C-to-U RNA editing in vivo［J］.RNA（New York，N.Y.），2017，23（4）：457－465. ［4］ FOSSAT N，TOURLE K，RADZIEWIC T，et al.C to U RNA editing mediated by APOBEC1 requires RNA-binding protein RBM47［J］.EMBO Reports，2014，15（8）：903－910. ［5］ IKEDA T，ONG E B B，WATANABE N，et al.Creation of chimeric human/rabbit APOBEC1 with HIV-1 restriction and DNA mutation activities［J］.Scientific Reports，2016，6：19035. ［6］ YAMANAKA S，POKSAY K S，BALESTRA M E，et al. Cloning and mutagenesis of the rabbit ApoB mRNA editing protein：a zinc motif is essential for catalytic activity，and noncatalytic auxiliary factor（s）of the editing complex are widely distributed［J］.The Journal of Biological Chemistry，1994，269（34）：21725－21734. ［7］ ROBBINS J，DILWORTH S M，LASKEY R A，et al.Two interdependent basic domains in nucleoplasmin nuclear targeting sequence：identification of a class of bipartite nuclear targeting sequence［J］.Cell，1991，64（3）：615－623. ［8］ TENG B B，OCHSNER S，ZHANG Q，et al.Mutational analysis of apolipoprotein B mRNA editing enzyme（APOBEC1）： structure-function relationships of RNA editing and dimerization［J］.Journal of Lipid Research，1999，40（4）：623－635. ［9］ MEHTA A，BANERJEE S，DRISCOLL D M. APOBEC1 interacts with a 65 kDa complementing protein to edit apolipoprotein-B mRNA in vitro［J］.The Journal of Biological Chemistry，1996，271（45）：28294－28299. ［10］ LAU P P，ZHU H J，BALDINI A，et al.Dimeric structure of a human apolipoprotein B mRNA editing protein and cloning and chromosomal localization of its gene［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences，1994，91（18）：8522－ 8526. ［11］ OKA K，KOBAYASHI K，SULLIVAN M，et al.Tissue-specific inhibition of apolipoprotein B mRNA editing in the liver by adenovirus-mediated transfer of a dominant negative mutant APOBEC1 leads to increased low density lipoprotein in mice ［J］.The Journal of Biological Chemistry，1997，272（3）：1456－1460. ［12］ HARRIS R S，PETERSEN-MAHRT S K，NEUBERGER M S.RNA editing enzyme APOBEC1 and some of its homologs can act as DNA mutators［J］.Molecular Cell，2002，10（5）：1247－1253. ［13］ XIE K，SOWDEN M P，DANCE G S C，et al.The structure of a yeast RNA-editing deaminase provides insight into the fold and function of activation-induced deaminase and APOBEC1［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences， 2004，101（21）：8114－8119. ［14］ NAVARATNAM N，BHATTACHARYA S，FUJINO T，et al.Evolutionary origins of apoB mRNA editing：catalysis by a cytidine deaminase that has acquired a novel RNA-binding motif at its active site［J］.Cell，1995，81（2）：187－195. ［15］ NAVARATNAM N，FUJINO T，BAYLISS J，et al.Escherichia coli cytidine deaminase provides a molecular model for ApoB RNA editing and a mechanism for RNA substrate recognition［J］.Journal of Molecular Biology，1998，275（4）： 695－714. ［16］ TENG B，BURANT C F，DAVIDSON N O.Molecular cloning of an apolipoprotein B messenger RNA editing protein［J］. 241
242上海师范大学学报(自然科学版)J. Shanghai Normal Univ.(Nat.Sci.)2020年 Science,1993,260(5115):1816-1819 [17] PETERSEN-MAHRT S K, NEUBERGER M S In vitro deamination of cytosine to uracil in single-stranded DNA by apolipoprotein B editing complex catalytic subunit 1(APOBEC1)[J]. The Journal of Biological Chemistry, 2003, 278 (22):19583-19586 18] RICHARDSON N NAVARATNAM N, SCOTT J Secondary structure for the apolipoprotein B mRNA editing site:Au- inding proteins interact with a stem loop [J]. The Journal of Biological Chemistry, 1998.273(48): 31707-31717 9] SOWDEN M P, LEHMANN D M, LIN X, et al. Identification of novel alternative splice variants of APOBECI complementation factor with different capacities to support apolipoprotein B mRNA editing [J]. The Jourmal of Biological Chemistry,2004,279(1):197-206. [20] MEHTA A, KINTER M T, SHERMAN N E, et al. Molecular cloning of APOBECI complementation factor, a novel RNA- inding protein involved in the editing of apolipoprotein B mRNA [J]. Molecular and Cellular Biology, 2000. 20(5) [21] MEHTA A. DRISCOLL D M. Identification of domains in APOBECI complementation factor required for RNA binding and apolipoprotein-B mRNA editing [J].RNA(New York, N.Y. ) 2002, 8(1): 69-8 [22] BLANC V. HENDERSON J 0. KENNEDY S, et al. Mutagenesis of APOBECI complementation factor reveals distinct domains that modulate RNA binding, protein-protein interaction with APOBECI, and complementation of C to U RN editing activity [J]. The Journal of Biological Chemistry, 2001, 276(49):46386-46393 [23] DAVIES M S, WALLIS S C. DRISCOLL D M, et al. Sequence requirements for apolipoprotein B RNA editing in transfected rat hepatoma cells [J]. The Journal of Biological Chemistry, 1989, 264(23): 13395-13398 [24] LAU P P, ZHU H J, BALDINI A, et al. The apolipoprotein B mRNA editing complex performs a multifunctional cycle and suppresses nonsense-mediated decay [J].Scientific Reports, 2016. 6(2): 19035 [25] TENG B. DAVIDSON N O Evolution of intestinal apolipoprotein B mRNA editing. Chicken apolipoprotein B mRNA is not edited, but chicken enterocytes contain in vitro editing enhancement factor(s)[J]. The Journal of Biological Chemistry 992,267(29):21265-21272 [26] SHAH RR, KNOTT T J, LEGROS J E, et al. Sequence requirements for the editing of apolipoprotein B mRNA [J].The Journal of Biological Chemistry, 1991. 266(25): 16301-16304 [27] BACKUS J W. SMITH H C Three distinct RNA sequence elements are required for efficient apolipoprotein B(apoB) RNA editing in vitro [j]. Nucleic Acids Research, 1992. 20(22): 6007-6014 [28 DRISCOLL D M, LAKHE-REDDY S, OLEKSA L M, et al. Induction of RNA editing at heterologous sites by sequences in apolipoprotein B mRNA [J]. Molecular and Cellular Biology, 1993,13(12):7288-7294 [29] CHEN S H, LI XX, LIAO W Set al. RNA editing of apolipoprotein B mRNA: sequence specificity determined by in vitro coupled transcription editing [J].The Journal of Biological Chemistry, 1990, 265(12): 6811-6816 [30] MARIS C, MASSE J. CHESTER A, et al. NMR structure of the apoB mRNA stem-loop and its interaction with the Cto editing APOBECI complementary factor [J].RNA(New York, N Y), 2005. 11(2): 173-186 [31] HERSBERGER M, PATARROYO-WHITE S, ARNOLD K S, et al. Phylogenetic analysis of the apolipoprotein B mRNA editing region: evidence for a secondary structure between the mooring sequence and the 3 efficiency element [J].The Journal of Biological Chemistry, 1999, 274(49): 34590-34597 [32] GALLOWAY C A, KUMAR A, KRUCINSKA J, et al. APOBECI complementation factor(ACF) forms RNA-dependent multimers []. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2010, 398(1): 38-43 [33] ZANTO T P, HENNIGAN K, OSTBERG M, et al. Functions and regulation of the APOBEC family of proteins [J] Seminars in Cell Developmental Biology, 2012, 46(4): 564-574 [34] PETIT V, GUETARD D, RENARD M, et al. Murine APOBECI is a powerful mutator of retroviral and cellular RNA in vitro and in tito [j] Journal of Molecular Biology, 2009, 385(1): 65-7 35] RENARD M, HENRY M, GUETARD D, et al. APOBECI and APOBEC3 cytidine deaminases as restriction factors for
上海师范大学学报（自然科学版） J. Shanghai Normal Univ（. Nat. Sci.） 2020年 Science，1993，260（5115）：1816－1819. ［17］ PETERSEN-MAHRT S K，NEUBERGER M S. In vitro deamination of cytosine to uracil in single-stranded DNA by apolipoprotein B editing complex catalytic subunit 1（APOBEC1）［J］.The Journal of Biological Chemistry，2003，278 （22）：19583－19586. ［18］ RICHARDSON N，NAVARATNAM N，SCOTT J. Secondary structure for the apolipoprotein B mRNA editing site：Aubinding proteins interact with a stem loop［J］.The Journal of Biological Chemistry，1998，273（48）：31707－31717. ［19］ SOWDEN M P，LEHMANN D M，LIN X，et al. Identification of novel alternative splice variants of APOBEC1 complementation factor with different capacities to support apolipoprotein B mRNA editing［J］.The Journal of Biological Chemistry，2004，279（1）：197－206. ［20］ MEHTA A，KINTER M T，SHERMAN N E，et al.Molecular cloning of APOBEC1 complementation factor，a novel RNAbinding protein involved in the editing of apolipoprotein B mRNA［J］.Molecular and Cellular Biology，2000，20（5）： 1846－1854. ［21］ MEHTA A，DRISCOLL D M.Identification of domains in APOBEC1 complementation factor required for RNA binding and apolipoprotein-B mRNA editing［J］.RNA（New York，N.Y.），2002，8（1）：69－82. ［22］ BLANC V，HENDERSON J O，KENNEDY S，et al.Mutagenesis of APOBEC1 complementation factor reveals distinct domains that modulate RNA binding，protein-protein interaction with APOBEC1，and complementation of C to U RNAediting activity［J］.The Journal of Biological Chemistry，2001，276（49）：46386－46393. ［23］ DAVIES M S，WALLIS S C，DRISCOLL D M，et al. Sequence requirements for apolipoprotein B RNA editing in transfected rat hepatoma cells［J］.The Journal of Biological Chemistry，1989，264（23）：13395－13398. ［24］ LAU P P，ZHU H J，BALDINI A，et al.The apolipoprotein B mRNA editing complex performs a multifunctional cycle and suppresses nonsense-mediated decay［J］.Scientific Reports，2016，6（2）：19035. ［25］ TENG B，DAVIDSON N O.Evolution of intestinal apolipoprotein B mRNA editing.Chicken apolipoprotein B mRNA is not edited，but chicken enterocytes contain in vitro editing enhancement factor（s）［J］.The Journal of Biological Chemistry， 1992，267（29）：21265－21272. ［26］ SHAH R R，KNOTT T J，LEGROS J E，et al.Sequence requirements for the editing of apolipoprotein B mRNA［J］.The Journal of Biological Chemistry，1991，266（25）：16301－16304. ［27］ BACKUS J W，SMITH H C.Three distinct RNA sequence elements are required for efficient apolipoprotein B（apoB） RNA editing in vitro［J］.Nucleic Acids Research，1992，20（22）：6007－6014. ［28］ DRISCOLL D M，LAKHE-REDDY S，OLEKSA L M，et al.Induction of RNA editing at heterologous sites by sequences in apolipoprotein B mRNA［J］.Molecular and Cellular Biology，1993，13（12）：7288－7294. ［29］ CHEN S H，LI X X，LIAO W S，et al.RNA editing of apolipoprotein B mRNA：sequence specificity determined by in vitro coupled transcription editing［J］.The Journal of Biological Chemistry，1990，265（12）：6811－6816. ［30］ MARIS C，MASSE J，CHESTER A，et al.NMR structure of the apoB mRNA stem-loop and its interaction with the C to U editing APOBEC1 complementary factor［J］.RNA（New York，N.Y.），2005，11（2）：173－186. ［31］ HERSBERGER M，PATARROYO-WHITE S，ARNOLD K S，et al.Phylogenetic analysis of the apolipoprotein B mRNAediting region：evidence for a secondary structure between the mooring sequence and the 3’efficiency element［J］.The Journal of Biological Chemistry，1999，274（49）：34590－34597. ［32］ GALLOWAY C A，KUMAR A，KRUCINSKA J，et al.APOBEC1 complementation factor（ACF）forms RNA-dependent multimers［J］.Biochemical and Biophysical Research Communications，2010，398（1）：38－43. ［33］ ZANTO T P，HENNIGAN K，ÖSTBERG M，et al. Functions and regulation of the APOBEC family of proteins［J］. Seminars in Cell Developmental Biology，2012，46（4）：564－574. ［34］ PETIT V，GUETARD D，RENARD M，et al.Murine APOBEC1 is a powerful mutator of retroviral and cellular RNA in vitro and in vivo［J］.Journal of Molecular Biology，2009，385（1）：65－78. ［35］ RENARD M，HENRY M，GUETARD D，et al.APOBEC1 and APOBEC3 cytidine deaminases as restriction factors for 242
第2期 周冰涵,严小璇,蓝文贤,等:胞嘧啶脱氨基酶 APOBECI研究进展 243 hepadnaviral genomes in non-humans in vivo [J]Journal of Molecular Biology, 2010, 400(3): 323-334 [36] GEE P, ANDO Y, KITAYAMA H, et al. APOBECI-mediated editing and attenuation of herpes simplex virus 1 DNA indicate that neurons have an antiviral role during herpes simplex encephalitis [J] Journal of Virology, 2011, 85(19) 9726-9736. [37] IKEDA T, ABD EL G K H, TOKUNAGA K, et al. Intrinsic restriction activity by apolipoprotein B mRNA editing enzyme APOBECI against the mobility of autonomous retrotransposons [J]. Nucleic Acids Research, 2011, 39(13): 5538-5554 [38] BISHOP K N. HOLMES R K, SHEEHY A M, et al. Cytidine deamination of retroviral DNA by diverse APOBEC proteins [J] Current biology:CB,2004,14(15):1392-1396. [39] BISHOP K N. HOLMES R K, SHEEHY A M, et al. APOBEC-mediated editing of viral RNA [J].Science(New York,N Y.),2004,305(5684):645. [40] IKEDA T, OHSUGI T, KIMURA T, et al. The antiretroviral potency of APOBECI deaminase from small animal species [J]. Nucleic Acids Research, 2008,36(21): 6859--6871 [41] WIEGAND H L, DOEHLE B P, BOGERD H P, et al.A second human antiretroviral factor, APOBEC3F, is suppressed by the HIV-1 and HIV-2 Vif proteins [J].The EMBO Journal, 2004,23(12): 2451-2458 [42 ZHENG Y H. IRWIN D, KUROSU T, et al. Human APOBEC3F is another host factor that blocks human munodeficiency virus type I replication [J]Journal of Virology, 2004,78(11): 6073-6076 [43] BARRETT B S, GUO K, HARPER M S, et al. Reassessment of murine APOBECI as a retrovirus restriction factor in tite [J] [44] REHWINKEL J Mouse knockout models for HIV-I restriction factors [J]. Cellular and Molecular Life Sciences, 2014.71 (19):3749-3766 [45] AVESSON L, BARRY G The emerging role of RNA and DNA editing in cancer [J]. Biochimica et Biophysica Acta, 2014 1845(2):308-316. [46] SCHOLZOVA E, MALIK R, SEVCIK J, et al. RNA regulation and cancer development [J]. Cancer Letters, 2007, 246(1/2) [47] ROBERTS S A, LAWRENCE M S, KLIMCZAK L J, et al. An APOBEC cytidine deaminase mutagenesis pattern is widespread in human cancers [J]. Nature Genetics, 2013, 45(9):970-976 [48 TAKAI A TOYOSHIMA T, UEMURA M, et al. A novel mouse model of hepatocarcinogenesis triggered by AID causing deleterious p53 mutations [J].Oncogene, 2009,28(4): 469-478 [49] OKUYAMA S, MARUSAWA H, MATSUMOTO T, et al. Excessive activity of apolipoprotein B mRNA editing enzyme (APOBEC2) contributes to liver and lung tumorigenesis [J]. International Journal of Cancer 2012,130(6):1294-1301 [50] DING Q, CHANG C J, XIE X, et al. APOBEC3G promotes liver metastasis in an orthotopic mouse model of colorectal cer and predicts human hepatic metastasis [J]. The Journal of Clinical Investigation, 2011. 121(11): 4526-4536 [51] SHINOHARA M, I0 K, SHINDO K, et al. APOBEC3B can impair genomic stability by inducing base substitutions in genomic DNA in human cells [J].Scientific Reports, 2012, 2: 806. [52] ROSENBERG B R, HAMILTON C E, MWANGI MM, et al. Transcriptome-wide sequencing reveals numerous APOBECI mRNA-editing targets in transcript 3 UTRs [J]. Nature Structural& Molecular Biology, 2011. 18(2): 230-236 [53] ANANT S, MURMU N, HOUCHEN C W, et al. APOBECI protects intestine from radiation injury through posttranscriptional regulation of cyclooxygenase-2 expression [J].Gastroenterology, 2004, 127(4): 1139-1149 [54] BLANC V, HENDERSON JO, NEWBERRY R D, et al. Deletion of the AU-rich RNA binding protein APOBECI reduces intestinal tumor burden in Apc(min)mice [J]. Cancer Research, 2007, 67(18):8565-8573 [55] LI W, CHENG X, CHEN H, et al. APOBECI increases cyclooxygenase-2 and aggravates injury in oxygen-deprived neurogenic cells and middle cerebral artery occlusion rats [J]. Neurochemical Research, 2013, 38(7): 1434-1445 RAYON-ESTRADA V, HARJANTO D, HAMILTON C E, et al. Epitranscriptomie profiling across cell types reveals
第2期 周冰涵，严小璇，蓝文贤，等：胞嘧啶脱氨基酶APOBEC1研究进展 hepadnaviral genomes in non-humans in vivo［J］.Journal of Molecular Biology，2010，400（3）：323－334. ［36］ GEE P，ANDO Y，KITAYAMA H，et al. APOBEC1-mediated editing and attenuation of herpes simplex virus 1 DNA indicate that neurons have an antiviral role during herpes simplex encephalitis［J］.Journal of Virology，2011，85（19）： 9726－9736. ［37］ IKEDA T，ABD EL G K H，TOKUNAGA K，et al.Intrinsic restriction activity by apolipoprotein B mRNA editing enzyme APOBEC1 against the mobility of autonomous retrotransposons［J］.Nucleic Acids Research，2011，39（13）：5538－5554. ［38］ BISHOP K N，HOLMES R K，SHEEHY A M，et al.Cytidine deamination of retroviral DNA by diverse APOBEC proteins ［J］.Current Biology：CB，2004，14（15）：1392－1396. ［39］ BISHOP K N，HOLMES R K，SHEEHY A M，et al.APOBEC-mediated editing of viral RNA［J］.Science（New York，N. Y.），2004，305（5684）：645. ［40］ IKEDA T，OHSUGI T，KIMURA T，et al.The antiretroviral potency of APOBEC1 deaminase from small animal species ［J］.Nucleic Acids Research，2008，36（21）：6859－6871. ［41］ WIEGAND H L，DOEHLE B P，BOGERD H P，et al.A second human antiretroviral factor，APOBEC3F，is suppressed by the HIV-1 and HIV-2 Vif proteins［J］.The EMBO Journal，2004，23（12）：2451－2458. ［42］ ZHENG Y H，IRWIN D，KUROSU T，et al. Human APOBEC3F is another host factor that blocks human immunodeficiency virus type 1 replication［J］.Journal of Virology，2004，78（11）：6073－6076. ［43］ BARRETT B S，GUO K，HARPER M S，et al.Reassessment of murine APOBEC1 as a retrovirus restriction factor in vivo ［J］.Virology，2014，468/469/470：601－608. ［44］ REHWINKEL J.Mouse knockout models for HIV-1 restriction factors［J］.Cellular and Molecular Life Sciences，2014，71 （19）：3749－3766. ［45］ AVESSON L，BARRY G.The emerging role of RNA and DNA editing in cancer［J］.Biochimica et Biophysica Acta，2014， 1845（2）：308－316. ［46］ SCHOLZOVA E，MALIK R，SEVCIK J，et al.RNA regulation and cancer development［J］.Cancer Letters，2007，246（1/2）： 12－23. ［47］ ROBERTS S A，LAWRENCE M S，KLIMCZAK L J，et al. An APOBEC cytidine deaminase mutagenesis pattern is widespread in human cancers［J］.Nature Genetics，2013，45（9）：970－976. ［48］ TAKAI A，TOYOSHIMA T，UEMURA M，et al.A novel mouse model of hepatocarcinogenesis triggered by AID causing deleterious p53 mutations［J］.Oncogene，2009，28（4）：469－478. ［49］ OKUYAMA S，MARUSAWA H，MATSUMOTO T，et al. Excessive activity of apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide 2（APOBEC2）contributes to liver and lung tumorigenesis［J］. International Journal of Cancer， 2012，130（6）：1294－1301. ［50］ DING Q，CHANG C J，XIE X，et al.APOBEC3G promotes liver metastasis in an orthotopic mouse model of colorectal cancer and predicts human hepatic metastasis［J］.The Journal of Clinical Investigation，2011，121（11）：4526－4536. ［51］ SHINOHARA M，IO K，SHINDO K，et al.APOBEC3B can impair genomic stability by inducing base substitutions in genomic DNA in human cells［J］.Scientific Reports，2012，2：806. ［52］ ROSENBERG B R，HAMILTON C E，MWANGI M M，et al.Transcriptome-wide sequencing reveals numerous APOBEC1 mRNA-editing targets in transcript 3’UTRs［J］.Nature Structural & Molecular Biology，2011，18（2）：230－236. ［53］ ANANT S，MURMU N，HOUCHEN C W，et al. APOBEC1 protects intestine from radiation injury through posttranscriptional regulation of cyclooxygenase-2 expression［J］.Gastroenterology，2004，127（4）：1139－1149. ［54］ BLANC V，HENDERSON J O，NEWBERRY R D，et al.Deletion of the AU-rich RNA binding protein APOBEC1 reduces intestinal tumor burden in Apc（min）mice［J］.Cancer Research，2007，67（18）：8565－8573. ［55］ LI W，CHENG X，CHEN H，et al. APOBEC1 increases cyclooxygenase-2 and aggravates injury in oxygen-deprived neurogenic cells and middle cerebral artery occlusion rats［J］.Neurochemical Research，2013，38（7）：1434－1445. ［56］ RAYON-ESTRADA V，HARJANTO D，HAMILTON C E，et al. Epitranscriptomic profiling across cell types reveals 243
