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引言
自COVID-19大流行爆发及其全球迅速传播以来，mRNA疫苗平台已成为行之有效的病毒感染保护策略。后疫情时代，研究人员对mRNA疫苗平台的开发并未停止。然而，mRNA的固有不稳定性使得mRNA相关制剂需要通过高成本低温甚至超低温储存和运输措施来防止降解。目前，针对mRNA稳定性优化的序列设计算法仍然缺乏关键序列信息，mRNA工业质量控制过程中主要依赖于低分辨率的毛细管电泳检测完整性，而其中的降解特征，易降解序列等重要信息却无从知晓。
近日 Current Issues in Molecular Biology (CIMB) 期刊发表了题为 “mRNA Fragmentation Pattern Detected by SHAPE” 的文章。东华大学生物与医学工程学院博士生冯姗姗为论文第一作者，陆昌瑞教授为通讯作者。
文章内容
本文提出了一种结合毛细管电泳 (CE) 以及基于选择性2′-羟基酰基化引物延伸化学分析 (SHAPE) 的多引物反转录测序 (MPRT-seq) 的检测方法，对含有两个抗原绿色荧光蛋白-荧光素 (Green Fluorescent Protein–luciferase, GFP-Luc) 基因和完整的两端非翻译区 (UTR) 的自制mRNA进行了完整性和降解模式的初步分析 (图1)。该研究为工业mRNA质量保证/质量控制 (QA/QC) 开创了一种新的成熟互补，经济且快速可靠的检测方法，为工业mRNA降解算法优化奠定基础。
图1. 绿色荧光蛋白-荧光素酶 (GFP-Luc) mRNA示意图及分析流程。
通过对GFP-Luc mRNA冻融循环和37 ℃加热处理来模拟mRNA降解，并利用CE和MPRT-seq技术检测mRNA的完整性和降解模式。通过分析发现经过模拟降解处理后，与对照相比，mRNA样品的CE检测结果完整性损失随着冻融循环次数及37 ℃孵育的时长明显增加，MPRT-seq结果也呈现出相似程度的降解活性升高。通过进一步的高降解活性序列及预测二级结构的总和比对，作者发现了GFP-Luc mRNA上的四组降解活性远高于整体平均水平的5-10个核苷酸的连续短序列，同时这四组序列具有非常相似的二级结构和降解活性特征。第一，四组序列均位于顶端发夹茎环上，第二这些序列均位于发夹结构的5′侧且更容易发生降解断裂。
图2. GFP-Luc mRNA二级结构预测和高降解反应活性序列及其二级结构。
综上所述，通过使用SHAPE分析方法，能够为mRNA生产过程提供高精度的质量控制。此外，该技术能够筛选出易于降解的序列及其结构特征。相关信息的开发，将有助于建立每个mRNA序列的特异性降解模型，并为改进mRNA的稳定性提供指导。
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原文出自 CIMB 期刊
Feng, S.; Chen, T.; Zhang, Y.; Lu, C. mRNA Fragmentation Pattern Detected by SHAPE. Curr. Issues Mol. Biol. 2024, 46, 10249-10258.
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