研究团队通过AlphaFold3结构预测与功能实验，解析了ADAR1/2与双链RNA的作用特征。结果显示，ADAR在dsRNA上的关键区域包括直接结合区域和空间覆盖区域，其中真正与催化相关的核心界面仅占长双链RNA的一小段。

ADAR1的作用区域主要偏向编辑位点3′侧，而ADAR2表现出更明显的5′侧相互作用。体外实验显示，ADAR1稳定结合dsRNA至少需要约24 bp的双链长度，但编辑位点位置不合适时，即使长度足够，编辑效率仍会下降。综合分析表明，ADAR1和ADAR2的核心作用窗口分别约为−4至+24和−6至+11，可为后续arRNA设计提供参考。

图1｜基于计算模拟、体外实验及细胞实验对ADAR1和ADAR2的整合结构分析

研究团队通过在环状arRNA中引入不同位置和类型的RNA bulge，分析ADAR1结合区域内RNA结构变化对编辑效率的影响。结果显示，当bulge位于deaminase结合区域时，A-U配对位点和A-C错配位点的编辑效率均明显下降，说明该区域结构完整性对催化过程十分重要。

相比之下，DRBM结合区域内的bulge主要抑制A-U位点编辑。在+3至+21等位置引入bulge，即使结构改变较小，也会显著降低A-U位点编辑效率，而A-C错配位点受影响相对较小。体外实验进一步表明，这一差异主要来源于ADAR1与不同碱基配对环境的相互作用差异。

图2｜RNA bulge在ADAR1脱氨酶结构域及DRBM结合区域中的影响

研究团队利用AlphaFold3模拟RNA bulge插入后的结构变化，比较A-C错配与A-U配对两类dsRNA体系。结果显示，当bulge位于deaminase结合区域时，两类体系中ADAR1与靶腺苷的接触均被破坏，说明编辑位点附近结构完整性对催化过程十分关键。

当bulge位于DRBM结合区域时，A-C错配仍能维持较稳定的deaminase结合，而A-U配对更易受到扰动影响。该结果解释了A-C错配位点更容易保持编辑活性，也为arRNA精准设计提供了结构依据。

图3｜结构建模揭示含DRBM区域bulge的ADAR1-dsRNA复合物具有差异性稳定性

研究发现，在deaminase或DRBM结合区域引入RNA bulge，可显著降低A-U配对位点的旁观者编辑；单个bulge即可在arRNA-靶RNA双链中约24 bp范围内发挥抑制作用。

由于A-U配对位点与A-C错配位点对DRBM区域bulge的敏感性不同，研究进一步利用这一差异调控编辑特异性。将bulge设置在不影响目标A-C错配位点核心编辑窗口的位置，可选择性抑制邻近A-U位点编辑，同时维持目标位点编辑效率。

该策略在5′-UAAAG多腺苷序列及SERPINA1/PiZZ相关位点中得到验证，能够减少旁观者编辑，并支持单碱基精度的RNA编辑设计。

图4｜RNA bulge调控ADAR1介导A→I编辑的效率与特异性

研究发现，除deaminase与DRBM核心结合区域外，ADAR作用范围内还存在一段位于催化覆盖范围内但不属于保守结合界面的“覆盖外围区域”。尽管删除该区域对基础编辑活性影响不大，但在该区域引入RNA bulge可调控A→I编辑效率。

系统筛选显示，在该外围区域引入bulge可显著提升5′-CAN和5′-GAN等低效率位点的编辑效率，使其接近5′-UAN水平，该效应在A-C错配与A-U配对背景中均可观察到。

进一步分析表明，不同bulge结构增强效果存在差异，且ADAR1偏好3′侧外围区域，ADAR2偏好5′侧。通过组合不同位置bulge，可在不同ADAR环境下同步提升编辑效率。总体而言，ADAR外围区域的RNA结构扰动是提升低效率位点编辑的重要策略，为arRNA优化提供依据。

图5｜RNA bulge在ADAR1/2覆盖的外围区域中可提升A→I编辑效率

基于ADAR1/2结合特征及RNA bulge调控机制，研究构建了优化的LEAPER 3.0体系。该体系在环状arRNA中整合内部bulge、可调节双链靶向区和外部bulge结构，在提高目标位点编辑效率的同时降低旁观者编辑。

在USH2A相关Usher综合征模型中，通过调整靶向区域并引入10/0 bulge，减少非目标编辑并提升目标编辑效率。在DMD相关UAA终止密码子模型中，LEAPER 3.0通过bulge优化提高低偏好序列及连续腺苷背景下的编辑效率。在PiZZ位点中，外部与内部bulge组合进一步降低邻近位点旁观者编辑，同时维持目标编辑效率。

LEAPER 3.0通过内部与外部bulge协同设计，在多种疾病相关位点中实现高效、单碱基精度的A→I RNA编辑，为转录本纠正与RNA编辑工具优化提供新思路。

图6｜arRNAβ策略在HEK293T细胞中实现疾病相关位点的高效精准A→I编辑

为评估circ-arRNAβ的体内应用潜力，研究在mUSH2A-hE60小鼠模型中进行验证。经AAV8视网膜下递送后，circ-arRNAβ在视网膜中实现有效表达，目标位点平均编辑效率达到11.6%，并部分恢复Ush2a蛋白表达，且未观察到明显结构异常。

在AATD人源化小鼠模型中，circ-arRNAβ同样提高了SERPINA1 PiZZ位点的目标编辑效率，约40%的已编辑转录本实现精确氨基酸纠正。蛋白和组织学分析显示，突变SERPINA1不溶性聚集减少，肝脏蛋白聚集体的大小和总面积均明显下降。

总体来看，circ-arRNAβ在两类小鼠模型中均表现出体内编辑活性，并显示出一定治疗应用潜力。

图7｜LEAPER 3.0在Usher综合征与AATD小鼠模型中的治疗效果评估

本研究将RNA结构从影响编辑效率的被动因素，转化为可主动设计和调控的“编程元件”。通过系统解析ADAR1/2与dsRNA的结合窗口、结构偏好和bulge响应规律，研究团队建立了从结构机制到arRNA设计优化的技术路径。LEAPER 3.0通过内部与外部bulge协同设计，在编辑效率、精度和可编辑范围之间实现更均衡的调控，使arRNA设计从经验优化进一步走向结构机制指导。

从应用层面看，该策略在细胞和小鼠疾病模型中均显示出可行性，提示RNA结构编程有望成为提升内源ADAR编辑性能的重要方向。未来，随着递送体系、组织靶向性和长期安全性评估的进一步完善，LEAPER 3.0有望为RNA编辑疗法开发提供更具拓展性的技术基础。

原文链接：

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)00514-3?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867426005143%3Fshowall%3Dtrue