九州大学研究生院农学研究院的寺本岳大助教、角田佳充教授、冈田Ayumi（技术职员），以及该大学植物资源环境科学府的漆原良太（研究生）、青山玲也（研究当时为本科生）组成的研究团队，与该大学农学研究院的中村崇裕教授以及EditForce公司（以下称EditForce）合作，成功明确了植物特有的RNA编辑酶“PPR-DYW蛋白质”在识别并编辑靶标RNA瞬间的三维结构。这一成果有望应用于靶向RNA序列编辑工具的设计与开发。相关研究成果已发表在期刊《Nature Communications》的4月27日刊上。
图1 PPR-DYW蛋白质与靶标RNA结合的三维结构（左）。共有序列PPR-DYW蛋白质的编辑效率测定（右上），DYW结构域活性中心的放大图（右下）。（供图：九州大学）
生物的遗传信息由作为设计图的DNA以及转录了该信息的RNA共同承载，并据此合成蛋白质。但在DNA被转录为RNA之后，有时会发生改写设计图信息的“RNA编辑”现象。
特别是在植物的叶绿体和线粒体中，存在多达数百至数千处的RNA编辑位点，每个编辑位点都对应有各自的PPR-DYW蛋白质。PPR-DYW蛋白质由读取靶标RNA序列的PPR结构域，以及将C碱基转换为U碱基的DYW结构域这两个结构域构成。植物的正常生长需要各蛋白质准确编辑其负责的编辑位点。
另一方面，此前这两个结构域是如何协作实现这种精密编辑以及PPR-DYW蛋白质的，其具体三维结构一直不明确。
为此，研究团队设计并制作了具有RNA编辑活性的共有序列PPR-DYW蛋白质。
首先，通过在大肠杆菌实验体系中证实，该蛋白质能够以约90%的高效率对靶标RNA序列上指定的C碱基进行编辑，且不会错误编辑周围的C碱基。
随后，利用大型同步辐射设施Spring-8进行X射线晶体结构分析，成功解析了该蛋白质在RNA结合前和结合后的两种三维结构。
对比这两种三维结构后发现，RNA结合后两个结构域会形成适当的位置关系，进而形成可将靶标C碱基收纳至催化活性中心的空间结构。
此外，通过或结合生物化学分析方法，研究团队还阐明了PPR结构域识别靶标C碱基上游序列，两个结构域随之形成恰当的空间位置关系，促使DYW结构域精准将靶标C碱基转化为U碱基的编辑机制。至此完整揭示了PPR-DYW蛋白质实现RNA编辑的整套分子机理。
PPR-DYW蛋白质通过设计PPR结构域的序列，有可能灵活改变靶标RNA序列。研究团队表示，今后将致力于设计并开发更高效、更高精度的RNA编辑工具。
寺本助教表示：“我们首次揭示了支撑植物从数万个碱基中精确改写单个靶标位点这一精密度高的结构基础。该成果离不开耐心坚持实验的学生与合作研究者的努力。今后，我们希望能继续从结构层面解读支撑生命活动的蛋白质的精妙机制。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature Communications
论文：Structural basis of plant organelle C-to-U RNA editing by PPR-DYW proteins
DOI：10.1038/s41467-026-72391-y
