九州大學研究生院農學研究院的寺本嶽大助教、角田佳充教授、岡田Ayumi（技術職員），以及該大學植物資源環境科學府的漆原良太（研究生）、青山玲也（研究當時為本科生）組成的研究團隊，與該大學農學研究院的中村崇裕教授以及EditForce公司（以下稱EditForce）合作，成功明確了植物特有的RNA編輯酶「PPR-DYW蛋白質」在識別並編輯靶標RNA瞬間的三維結構。這一成果有望應用於靶向RNA序列編輯工具的設計與開發。相關研究成果已發表在期刊《Nature Communications》的4月27日刊上。
圖1 PPR-DYW蛋白質與靶標RNA結合的三維結構（左）。共通序列PPR-DYW蛋白質的編輯效率試驗（右上），DYW結構域活性中心的放大圖（右下）。（供圖：九州大學）
生物的遺傳資訊由作為設計圖的DNA以及轉錄了該資訊的RNA共同承載，並據此合成蛋白質。但在DNA被轉錄為RNA之後，有時會發生改寫設計圖資訊的「RNA編輯」現象。
特別是在植物的葉綠體和粒線體中，存在多達數百至數千處的RNA編輯位點，每個編輯位點都對應有各自的PPR-DYW蛋白質。PPR-DYW蛋白質由讀取靶標RNA序列的PPR結構域，以及將C鹼基轉換為U鹼基的DYW結構域這兩個結構域構成。植物的正常生長需要各蛋白質準確編輯其負責的編輯位點。
另一方面，此前這兩個結構域是如何協作實現這種精密編輯以及PPR-DYW蛋白質的，其具體三維結構一直不明確。
為此，研究團隊設計並製作了具有RNA編輯活性的共通序列PPR-DYW蛋白質。
首先，通過在大腸桿菌實驗體系中證實，該蛋白質能夠以約90%的高效率對靶標RNA序列上指定的C鹼基進行編輯，且不會錯誤編輯周圍的C鹼基。
隨後，利用大型同步輻射設施Spring-8進行X射線晶體結構分析，成功解析了該蛋白質在RNA結合前和結合後的兩種三維結構。
對比這兩種三維結構後發現，RNA結合後兩個結構域會形成適當的位置關係，進而形成可將靶標C鹼基收納至催化活性中心的空間結構。
此外，通過或結合生物化學分析方法，研究團隊還闡明瞭PPR結構域識別靶標C鹼基上游序列，兩個結構域隨之形成恰當的空間位置關係，促使DYW結構域精準將靶標C鹼基轉化為U鹼基的編輯機制。至此完整揭示了PPR-DYW蛋白質實現RNA編輯的整套分子機制。
PPR-DYW蛋白質通過設計PPR結構域的序列，有可能靈活改變靶標RNA序列。研究團隊表示，今後將致力於設計並開發更高效、更高精度的RNA編輯工具。
寺本助教表示：「我們首次揭示了支撐植物從數萬個鹼基中精確改寫單個靶標位點這一精密度高的結構基礎。該成果離不開耐心堅持實驗的學生與合作研究者的努力。今後，我們希望能繼續從結構層面解讀支撐生命活動的蛋白質的精妙機制。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature Communications
論文：Structural basis of plant organelle C-to-U RNA editing by PPR-DYW proteins
DOI：10.1038/s41467-026-72391-y
