การแก้ไข RNA (หรือการดัดแปลง RNA ) เป็นกระบวนการระดับโมเลกุลที่เซลล์บางชนิดสามารถทำการเปลี่ยนแปลงเฉพาะเจาะจงกับลำดับนิวคลีโอไทด์ภายใน โมเลกุล RNAหลังจากที่ถูกสร้างขึ้นโดยRNA polymeraseกระบวนการนี้เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดและเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่ได้รับการอนุรักษ์ทางวิวัฒนาการมากที่สุดของRNA [ ^{1 ] [ 2 ] [ 3 ] การ}แก้ไข RNA อาจรวมถึงการแทรก การลบ และการแทนที่เบสของนิวคลีโอไทด์ภายในโมเลกุล RNA การแก้ไข RNA ค่อนข้างหายาก โดยรูปแบบทั่วไปของการประมวลผล RNA (เช่นการต่อเชื่อมการเติมหมวก 5' และการเติมโพลีอะดีนีน ที่ 3' ) มักไม่ถือว่าเป็นการแก้ไข การแก้ไข RNA สามารถส่งผลต่อกิจกรรม ตำแหน่ง และความเสถียรของ RNA และมีความเชื่อมโยงกับโรคในมนุษย์^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

การแก้ไข RNA ได้รับการสังเกตในโมเลกุล tRNA , rRNA , mRNAหรือmiRNA บางส่วน ของยูคาริ โอต และไวรัสอาร์เคียและโปรคาริโอต [ ^{5 ] การ}แก้ไข RNA เกิดขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์เช่นเดียวกับภายในไมโทคอนเดรียและพลาสติด ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง การแก้ไข ^นั้นหายากและมักประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยในลำดับของโมเลกุลที่ได้รับผลกระทบ ในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เช่นปลาหมึก [ ^{6 ]}การแก้ไขอย่างกว้างขวาง ( pan-editing ) สามารถเกิดขึ้นได้ ในบางกรณี นิวคลีโอไทด์ส่วนใหญ่ในลำดับ mRNA อาจเป็นผลมาจากการแก้ไข มีการอธิบายการดัดแปลง RNA มากกว่า 160 ชนิดจนถึงปัจจุบัน^{[ 7 ]}การค้นพบการดัดแปลง RNA ที่ส่งผลให้ภูมิคุ้มกันของ mRNA ที่ใช้ในการรักษาถูกยับยั้ง นำไปสู่การนำไปใช้ในวัคซีน mRNA ของ COVID ในที่สุด และได้รับการยอมรับด้วยรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ประจำ ปี 2023 แก่Katalin KarikóและDrew Weissman ^{[ 8 ]}

กระบวนการแก้ไข RNA แสดงให้เห็นถึงความหลากหลายทางโมเลกุลอย่างมาก และบางส่วนดูเหมือนจะเป็นการได้มาในเชิงวิวัฒนาการเมื่อไม่นานมานี้ซึ่งเกิดขึ้นอย่างอิสระ ความหลากหลายของปรากฏการณ์การแก้ไข RNA รวมถึง การดัดแปลง นิ วคลีโอเบส เช่น การ เปลี่ยน ไซทิดีน (C) เป็นยูริดีน (U) และอะดีโนซีน (A) เป็นอิโนซีน (I) รวมถึง การเติมและการแทรกนิวคลีโอไทด์ที่ไม่ใช่แม่แบบ การแก้ไข RNA ใน mRNA เปลี่ยนแปลงลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนที่เข้ารหัสอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้แตกต่างจากที่คาดการณ์โดยลำดับ DNA จีโนม^{[ 9 ]}

เพื่อระบุการดัดแปลงหลังการถอดรหัสที่หลากหลายของโมเลกุล RNA และกำหนดภูมิทัศน์การดัดแปลง RNA ทั่วทั้งทรานสคริปโตมโดยใช้การจัดลำดับ RNA รุ่นใหม่ เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการศึกษามากมายที่พัฒนาวิธีการจัดลำดับแบบดั้งเดิม^{[ 10 ] หรือ}วิธีการจัดลำดับเฉพาะ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}ตัวอย่างของวิธีการเฉพาะ ได้แก่ MeRIP - seq ^{[ 11 ]} m6A- seq ^{[ 12 ]} PA-m ^{​​5 C} - seq ^{[ 13 ]} methylation-iCLIP ^{[ 14 ]} m6A-CLIP ^{[ 15 ]} Pseudo-seq ^{[ 16 ]} Ψ-seq [ ^{17 ]} CeU-seq ^{[ 18 ]} Aza-IP ^{[ 19 ]}และ RiboMeth-seq ^{[ 20 ]} ) วิธีการเหล่านี้จำนวนมากอาศัยการจับ RNA ชนิดที่มีการดัดแปลงเฉพาะเจาะจง เช่น ผ่านการจับแอนติบอดีควบคู่กับการจัดลำดับของลำดับที่ถูกจับได้ หลังจากจัดลำดับแล้ว ลำดับเหล่านี้จะถูกแมปกับทรานสคริปโตมทั้งหมดเพื่อดูว่ามาจากที่ใด^{[ 21 ]}โดยทั่วไปด้วยวิธีการนี้ จะสามารถเห็นตำแหน่งของการดัดแปลงพร้อมกับการระบุลำดับคอนเซนซัสบางส่วนที่อาจช่วยในการระบุและแมปต่อไปได้ ตัวอย่างหนึ่งของวิธีการเฉพาะทางคือ PA-m ^​​5 C-seq วิธีนี้ได้รับการพัฒนาต่อยอดมาจากวิธี PA-m ^{​​6 A-seq เพื่อระบุการดัดแปลง m 5} C บน mRNA แทนเป้าหมายเดิมคือ N6-methyladenosine การสลับระหว่างการดัดแปลงต่างๆ เป็นเป้าหมายทำได้ง่ายด้วยการเปลี่ยนแอนติบอดีจับจากแบบเฉพาะ m6A เป็นแบบเฉพาะ m ⁵ C ^{[ 13 ]}การประยุกต์ใช้วิธีการเหล่านี้ได้ระบุการดัดแปลงต่างๆ (เช่น pseudouridine, m ⁶ A , m5C, 2′-O-Me) ภายในยีนที่เข้ารหัสและยีนที่ไม่เข้ารหัส (เช่น tRNA, lncRNAs, microRNAs) ที่ระดับนิวคลีโอไทด์เดี่ยวหรือความละเอียดสูงมาก^{[ 4 ]}

แมสสเปกโทรเมตรีเป็นวิธีหนึ่งในการหาปริมาณการดัดแปลง RNA ^{[ 22 ]}บ่อยครั้งที่การดัดแปลงทำให้มวลของนิวคลีโอไซด์ ที่กำหนดเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้ได้ค่าการอ่านลักษณะเฉพาะสำหรับนิวคลีโอไซด์และคู่ที่ถูกดัดแปลง^{[ 22 ]}ยิ่งไปกว่านั้น แมสสเปกโทรเมตรียังช่วยให้สามารถตรวจสอบพลวัตของการดัดแปลงได้โดยการติดฉลากโมเลกุล RNA ด้วยไอโซโทปหนักที่เสถียร (ไม่เป็นกัมมันตรังสี) ในร่างกายเนื่องจากมวลที่เพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนของนิวคลีโอไซด์ที่ติดฉลากด้วยไอโซโทปหนัก ทำให้สามารถแยกแยะออกจากไอโซโทปเมอร์ที่ไม่ได้ติดฉลากได้ด้วยแมสสเปกโทรเมตรี วิธีนี้เรียกว่าNAIL-MS (nucleic acid isotope labelling coupled mass spectrometry) ซึ่งช่วยให้สามารถใช้วิธีการต่างๆ ในการตรวจสอบพลวัตของการดัดแปลง RNA ได้^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

เมื่อไม่นานมานี้ การทดลองเชิงฟังก์ชันได้เปิดเผยบทบาทเชิงฟังก์ชันใหม่ๆ มากมายของการดัดแปลง RNA การดัดแปลง RNA ส่วนใหญ่พบใน transfer-RNA และ ribosomal-RNA แต่ยังพบว่า mRNA ของยูคาริโอตก็ได้รับการดัดแปลงด้วยการดัดแปลงที่แตกต่างกันหลายชนิดเช่นกัน มีการระบุการดัดแปลงที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบน mRNA จำนวน 17 ชนิด ซึ่ง N6-methyladenosine เป็นการดัดแปลงที่พบมากที่สุดและได้รับการศึกษามากที่สุด^{[ 26 ]}การดัดแปลง mRNA เชื่อมโยงกับหน้าที่หลายอย่างในเซลล์ พวกมันช่วยให้ mRNA มีการเจริญเติบโตและการทำงานที่ถูกต้อง แต่ในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันของเซลล์ด้วย^{[ 27 ]}การดัดแปลงบางอย่าง เช่น นิวคลีโอไทด์ 2'O-methylated เกี่ยวข้องกับความสามารถของเซลล์ในการแยกแยะ mRNA ของตัวเองออกจาก RNA ต่างชาติ^{[ 28 ]}ตัวอย่างเช่น m ⁶ A ได้รับการคาดการณ์ว่าจะส่งผลต่อการแปลและการกำหนดตำแหน่งของโปรตีน^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}ความเสถียรของ mRNA ^{[ 29 ]}ทางเลือก polyA อื่น^{[ 15 ]}และความสามารถในการเปลี่ยนแปลงเป็นเซลล์ชนิดต่างๆ ของเซลล์ต้นกำเนิด^{[ 30 ]}การเติม pseudouridyle ลงในโคดอนไร้ความหมายจะยับยั้งการยุติการแปลทั้งในหลอดทดลองและในร่างกายซึ่งบ่งชี้ว่าการดัดแปลง RNA อาจเป็นวิธีใหม่ในการขยายรหัสพันธุกรรม^{[ 31 ]}ในทางกลับกัน 5-methylcytosine เกี่ยวข้องกับการขนส่ง mRNA จากนิวเคลียสไปยังไซโตพลาสซึมและการเพิ่มประสิทธิภาพการแปล หน้าที่เหล่านี้ของ m ⁵ C ยังไม่เป็นที่รู้จักและพิสูจน์อย่างสมบูรณ์ แต่ข้อโต้แย้งที่แข็งแกร่งข้อหนึ่งเกี่ยวกับหน้าที่เหล่านี้ในเซลล์คือการสังเกตการกำหนดตำแหน่งของ m ⁵ C ไปยังตำแหน่งเริ่มต้นการแปล^{[ 32 ]}ที่สำคัญ เอนไซม์ดัดแปลงจำนวนมากมีการทำงานผิดปกติและกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในโรคหลายชนิด^{[ 1 ]}ตัวอย่างเช่น การกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมในเอนไซม์ซูโดอูริดีนซินเทสทำให้เกิดโรคไมโทคอนเดรียลไมโอแพธี โรคโลหิตจางไซเดอโรบลาสติก (MLASA) ^{[ 33 ]}และโรคดิสเคอราโทซิสแต่กำเนิด^{[ 34 ]}

เมื่อเปรียบเทียบกับการดัดแปลงที่ระบุจาก RNA ชนิดอื่น เช่น tRNA และ rRNA ปริมาณการดัดแปลงที่ระบุบน mRNA นั้นมีน้อยมาก สาเหตุสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้การดัดแปลง mRNA ยังไม่เป็นที่รู้จักมากนักคือขาดเทคนิคการวิจัย นอกจากการขาดการดัดแปลงที่ระบุแล้ว ความรู้เกี่ยวกับโปรตีนที่เกี่ยวข้องก็ยังล้าหลังกว่า RNA ชนิดอื่น การดัดแปลงเป็นผลมาจากการโต้ตอบของเอนไซม์เฉพาะกับโมเลกุล RNA ^{[ 26 ]}เมื่อพิจารณาการดัดแปลง mRNA เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องส่วนใหญ่ที่รู้จักคือเอนไซม์ที่เขียนซึ่งเพิ่มการดัดแปลงบน mRNA กลุ่มเอนไซม์เพิ่มเติม เช่น เอนไซม์ที่อ่านและเอนไซม์ที่ลบนั้น สำหรับการดัดแปลงส่วนใหญ่ยังไม่เป็นที่รู้จักดีหรือไม่เป็นที่รู้จักเลย^{[ 35 ]}  ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาจึงมีความสนใจอย่างมากในการศึกษาการดัดแปลงเหล่านี้และหน้าที่ของมัน^{[ 21 ]}

ทรานสเฟอร์อาร์เอ็นเอหรือ tRNA เป็นอาร์เอ็นเอประเภทที่มีการดัดแปลงมากที่สุด^{[ 36 ]}การดัดแปลงใน tRNA มีบทบาทสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพการแปลผ่านโครงสร้างสนับสนุน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแอนติโคดอนและโคดอน และปฏิสัมพันธ์กับเอนไซม์^{[ 37 ]}

การดัดแปลงแอนติโคดอนมีความสำคัญต่อการถอดรหัส mRNA อย่างถูกต้อง เนื่องจากรหัสพันธุกรรมมีความเสื่อม การดัดแปลงแอนติโคดอนจึงจำเป็นต่อการถอดรหัส mRNA อย่างถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งตำแหน่งวอบเบิลของแอนติโคดอนจะเป็นตัวกำหนดวิธีการอ่านโคดอน ตัวอย่างเช่น ในยูคาริโอต อะดีโนซีนที่ตำแหน่ง 34 ของแอนติโคดอนสามารถแปลงเป็นอิโนซีนได้ อิโนซีนเป็นการดัดแปลงที่สามารถจับคู่กับไซโตซีน อะดีนีน และยูริดีนได้^{[ 38 ]}

ฐานที่ถูกดัดแปลงอีกตำแหน่งหนึ่งใน tRNA ที่พบได้บ่อยคือตำแหน่งที่อยู่ติดกับแอนติโคดอน ตำแหน่งที่ 37 มักถูกดัดแปลงอย่างมากด้วยการดัดแปลงทางเคมีขนาดใหญ่ การดัดแปลงเหล่านี้ป้องกันการเลื่อนเฟรมและเพิ่มความเสถียรของการจับกันระหว่างแอนติโคดอนและโคดอนผ่านปฏิกิริยาการเรียงซ้อน^{[ 38 ]}

ไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอ (rRNA) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างไรโบโซมและการถ่ายโอนเปปไทด์ในระหว่างกระบวนการแปล^{[ 39 ]}การดัดแปลงไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอเกิดขึ้นตลอดการสังเคราะห์ไรโบโซม และมักเกิดขึ้นระหว่างและ/หรือหลังการแปล การดัดแปลงส่วนใหญ่มีบทบาทในโครงสร้างของ rRNA เพื่อปกป้องประสิทธิภาพการแปล^{[ 39 ]}การดัดแปลงทางเคมีใน rRNA ประกอบด้วยการเติม หมู่เมทิลให้ กับน้ำตาลไรโบสการไอโซเมอไรเซชัน ของยูริดีน และ การเติม หมู่เมทิลและหมู่แอซิทิลให้กับเบสแต่ละตัว^{[ 40 ]}

การเติมหมู่เมทิลลงบน rRNA ช่วยรักษาความแข็งแกร่งของโครงสร้างโดยการปิดกั้นการเรียงซ้อนของคู่เบสและล้อมรอบหมู่ 2'-OH เพื่อปิดกั้นการไฮโดรไลซิส กระบวนการนี้เกิดขึ้นที่ส่วนเฉพาะของ rRNA ในยูคาริโอต แม่แบบสำหรับการเติมหมู่เมทิลประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 10-21 ตัว^{[ 39 ]} การเติมหมู่เมทิลที่ตำแหน่ง 2'-O ของน้ำตาลไรโบสเป็นการดัดแปลง rRNA ที่พบได้บ่อยที่สุดอย่างหนึ่ง^{[ 41 ]}การเติมหมู่เมทิลส่วนใหญ่เกิดขึ้นจาก RNA นิวคลีโอลัสขนาดเล็กที่เรียกว่า snoRNPs มี snoRNPs สองประเภทที่กำหนดเป้าหมายไปยังตำแหน่งการเติมหมู่เมทิล และเรียกว่า box C/D และ box H/ACA ^{[ 40 ] [ 41 ]}การเติมหมู่เมทิลชนิดหนึ่ง คือ 2'-O-methylation มีส่วนช่วยในการทำให้โครงสร้างเกลียวมีเสถียรภาพ^{[ 39 ]}

การไอโซเมอไรเซชันของยูริดีนเป็นซูโดอูริดีนเป็นการดัดแปลง rRNA ที่พบได้บ่อยเป็นอันดับสอง ซูโดอูริดีนเหล่านี้ยังถูกนำเข้ามาโดย snoRNP ประเภทเดียวกันกับที่เข้าร่วมในการเมทิลเลชัน เอนไซม์ซูโดอูริดีนซินเทสเป็นเอนไซม์หลักที่เข้าร่วมในปฏิกิริยา^{[ 42 ]} snoRNP กล่อง H/ACA นำลำดับนำทางที่มีความยาวประมาณ 14-15 นิวคลีโอไทด์^{[ 40 ]}การเกิดซูโดอูริดีนจะถูกกระตุ้นในหลายตำแหน่งของ rRNA พร้อมกันเพื่อรักษาเสถียรภาพทางความร้อนของ RNA ^{[ 40 ]}ซูโดอูริดีนช่วยให้เกิดพันธะไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นและเปลี่ยนแปลงการแปลใน rRNA และ tRNA ^{[ 41 ] [ 42 ]}มันเปลี่ยนแปลงการแปลโดยการเพิ่มความสัมพันธ์ของหน่วยย่อยไรโบโซมกับ mRNA เฉพาะ^{[ 39 ]}

การแก้ไขฐานข้อมูล:

การแก้ไขเบสเป็นประเภทหลักที่สามของการดัดแปลง rRNA โดยเฉพาะในยูคาริโอต มีการแก้ไขเบส 8 ประเภทที่สามารถเกิดขึ้นได้ที่ช่องว่างระหว่างหน่วยย่อยไรโบโซมขนาดเล็กและขนาดใหญ่^{[ 39 ]}เอนไซม์เมทิลทรานสเฟอเรสของ RNA เป็นเอนไซม์ที่ทำให้เกิดการเติมหมู่เมทิลที่เบส^{[ 39 ]}เอนไซม์อะเซทิลทรานสเฟอเรสเป็นเอนไซม์ที่รับผิดชอบในการเติมหมู่อะเซทิลที่ไซโตซีนใน rRNA การเติมหมู่เมทิลที่เบสมีบทบาทในการแปล การดัดแปลงเบสเหล่านี้ทั้งหมดทำงานร่วมกับการดัดแปลงหลักอีกสองประเภทเพื่อช่วยให้โครงสร้างของ RNA มีเสถียรภาพ ตัวอย่างเช่น การเติมหมู่เมทิลที่ N7 ซึ่งเพิ่มประจุของนิวคลีโอไทด์เพื่อเพิ่มปฏิสัมพันธ์ของไอออนิกของโปรตีนที่ยึดติดกับ RNA ก่อนการแปล

การแก้ไข RNA ผ่านการเพิ่มและการลบยูราซิลพบในคิเนโตพลาสต์จากไมโตคอนเดรียของTrypanosoma brucei [ ^{43 ] เนื่องจาก} อาจเกี่ยวข้องกับไซต์จำนวนมากในยีน จึงบางครั้งเรียกว่า "pan-editing" เพื่อแยกความแตกต่างจากการแก้ไขเฉพาะที่ของไซต์หนึ่งหรือสองไซต์

การแก้ไขแพนเริ่มต้นด้วยการจับคู่เบสของทรานสคริปต์หลักที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขกับRNA นำทาง (gRNA) ซึ่งมีลำดับที่เสริมกับบริเวณรอบจุดแทรก/ลบ บริเวณสองสายที่เกิดขึ้นใหม่จะถูกห่อหุ้มด้วยเอดิโทโซม ซึ่งเป็นคอมเพล็กซ์โปรตีนขนาดใหญ่ที่เร่งปฏิกิริยาการแก้ไข^{[ 44 ] [ 45 ]}เอดิโทโซมจะเปิดทรานสคริปต์ที่นิวคลีโอไทด์ที่ไม่ตรงกันตัวแรกและเริ่มแทรกยูริดีน ยูริดีนที่แทรกเข้าไปจะจับคู่เบสกับ RNA นำทาง และการแทรกจะดำเนินต่อไปตราบใดที่มี A หรือ G อยู่ใน RNA นำทาง และจะหยุดเมื่อพบ C หรือ U ^{[ 46 ] [ 47 ]}นิวคลีโอไทด์ที่แทรกเข้าไปทำให้เกิดการเลื่อนเฟรมและส่งผลให้โปรตีนที่แปลแล้วแตกต่างจากยีน

กลไกของเอดิโทโซมเกี่ยวข้องกับ การตัด เอนโดนิวคลีโอไลติกที่จุดไม่ตรงกันระหว่างไกด์อาร์เอ็นเอและทรานสคริปต์ที่ยังไม่ได้แก้ไข ขั้นตอนต่อไปจะถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ตัวหนึ่งในคอมเพล็กซ์ ซึ่งเป็นเทอร์มินัลยูทรานสเฟอเรส ซึ่งจะเพิ่มยูจากยูทีพีที่ปลาย 3' ของเอ็มอาร์เอ็นเอ^{[ 48 ]}ปลายที่เปิดออกจะถูกยึดไว้ด้วยโปรตีนอื่นๆ ในคอมเพล็กซ์ เอนไซม์อีกตัวหนึ่ง ซึ่งเป็นเอ็กโซไรโบนิวคลีเอสเฉพาะยู จะกำจัดยูที่ไม่จับคู่ หลังจากที่การแก้ไขทำให้เอ็มอาร์เอ็นเอเสริมกับจีอาร์เอ็นเอแล้ว อาร์เอ็นเอไลเกสจะเชื่อมปลายของทรานสคริปต์เอ็มอาร์เอ็นเอที่แก้ไขแล้วเข้าด้วยกัน^{[ 49 ] [ 50 ]}ด้วยเหตุนี้ เอดิโทโซมจึงสามารถแก้ไขได้เฉพาะในทิศทาง 3' ถึง 5' ตามทรานสคริปต์อาร์เอ็นเอหลักเท่านั้น คอมเพล็กซ์สามารถทำงานกับไกด์อาร์เอ็นเอได้เพียงครั้งละหนึ่งตัวเท่านั้น ดังนั้น ทรานสคริปต์อาร์เอ็นเอที่ต้องการการแก้ไขอย่างกว้างขวางจะต้องใช้ไกด์อาร์เอ็นเอและคอมเพล็กซ์เอดิโทโซมมากกว่าหนึ่งตัว

การแก้ไขเกี่ยวข้องกับไซทิดีนดีอะมีเนสที่ทำการดีอะมิเนตเบสไซทิดีนให้เป็นเบสยูริดีน ตัวอย่างของการแก้ไข C-to-U คือ ยีน อะโพลิโปโปรตีน Bในมนุษย์Apo B100ถูกแสดงออกในตับ และ Apo B48 ถูกแสดงออกในลำไส้ ในลำไส้ mRNA มีลำดับ CAA ที่ถูกแก้ไขให้เป็น UAA ซึ่งเป็นรหัสหยุด ทำให้เกิดรูปแบบ B48 ที่สั้นกว่า การแก้ไข C-to-U มักเกิดขึ้นในRNA ไมโทคอนเดรียของพืชดอก พืชแต่ละชนิดมีการแก้ไข C-to-U ในระดับที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น มีเหตุการณ์การแก้ไขแปดครั้งเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียของมอสFunaria hygrometricaในขณะที่มีเหตุการณ์การแก้ไขมากกว่า 1,700 ครั้งในไลโคไฟต์Isoetes engelmanii [ ^{51 ] การ}แก้ไข C-to-U ดำเนินการโดยสมาชิกของตระกูลโปรตีนเพนทาไตรโคเปปไทด์ซ้ำ (PPR) พืชดอกมีตระกูล PPR ขนาดใหญ่ ทำหน้าที่เป็นทรานส์แฟกเตอร์สำหรับซิสเอเลเมนต์ที่ไม่มีลำดับคอนเซน ซัส อาราบิโดปซิสมีสมาชิกในตระกูล PPR ประมาณ 450 ตัว มีการค้นพบโปรตีน PPR จำนวนมากทั้งในพลาสติดและไมโตคอนเดรีย^{[ 52 ]}

การเปลี่ยนอะดีโนซีนเป็นอิโนซีน (A-to-I) มีส่วนทำให้เกิดการแก้ไขใน RNA เกือบ 90% การกำจัดหมู่เอมีนของอะดีโนซีนถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์อะดีโนซีนดีอะมิเนส ( ADAR ) ที่จำเพาะต่อ RNA สองสาย ซึ่งโดยทั่วไปจะออกฤทธิ์กับพรี-เอ็มอาร์เอ็นเอ การกำจัดหมู่เอมีนของอะดีโนซีนเป็นอิโนซีนจะทำลายและทำให้การจับคู่เบสของ dsRNA ไม่เสถียร ส่งผลให้ dsRNA นั้นมีความสามารถในการสร้างsiRNA ลดลง ซึ่ง siRNA จะรบกวนกระบวนการ RNAi

การจับคู่เบสแบบวอบเบิลทำให้ RNA ที่ถูกดีอะมิเนตมีโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์แต่แตกต่างออกไป ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการยับยั้งขั้นตอนเริ่มต้นของการแปล RNA การศึกษาแสดงให้เห็นว่า I-RNA (RNA ที่มีการจับคู่เบส IU ซ้ำกันหลายครั้ง) ดึงดูดเมทิลเลสที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเฮเทอโรโครมาตินและการดัดแปลงทางเคมีนี้รบกวนไซต์เป้าหมายของ miRNA อย่างมาก^{[ 53 ]}มีการวิจัยอย่างจริงจังเกี่ยวกับความสำคัญของการดัดแปลง A เป็น I และจุดประสงค์ของมันในแนวคิดใหม่ของเอพิแทรนสคริปโตมิกส์ซึ่งมีการดัดแปลง RNA ที่เปลี่ยนแปลงการทำงานของมัน^{[ 54 ] [ 55 ]}ผลที่ตามมาที่ได้รับการยอมรับมานานแล้วของ A เป็น I ใน mRNA คือการตีความ I เป็น G ดังนั้นจึงนำไปสู่การแทนที่ A เป็น G ที่ใช้งานได้ เช่น ในการตีความรหัสพันธุกรรมโดยไรโบโซม อย่างไรก็ตาม การศึกษาใหม่ๆ ได้ทำให้ความสัมพันธ์นี้อ่อนลงโดยแสดงให้เห็นว่าไอโนซีนยังสามารถถูกถอดรหัสโดยไรโบโซมได้ (แม้ว่าจะในระดับที่น้อยกว่า) ในรูปของอะดีโนซีนหรือยูราซิล นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าไอโนซีนนำไปสู่การหยุดชะงักของไรโบโซมบน mRNA ที่อุดมไปด้วยไอโนซีน^{[ 56 ]}

การพัฒนาการจัดลำดับแบบความเร็วสูงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาทำให้สามารถพัฒนาฐานข้อมูลที่ครอบคลุมสำหรับการดัดแปลงและการแก้ไข RNA ที่แตกต่างกันได้ RADAR (Rigorously Annotated Database of A-to-I RNA editing) ได้รับการพัฒนาในปี 2013 เพื่อจัดทำรายการไซต์ A-to-I ที่หลากหลายและระดับเฉพาะเนื้อเยื่อที่มีอยู่ในมนุษย์หนูและแมลงวันการเพิ่มไซต์ใหม่และการแก้ไขโดยรวมลงในฐานข้อมูลยังคงดำเนินต่อไป^{[ 57 ]}ระดับการแก้ไขสำหรับไซต์การแก้ไขเฉพาะ เช่น ในทรานสคริปต์ฟิลาเมน A นั้นมีความเฉพาะเจาะจงต่อเนื้อเยื่อ^{[ 58 ]}ประสิทธิภาพของการต่อ mRNA เป็นปัจจัยสำคัญที่ควบคุมระดับการแก้ไข RNA แบบ A-to-I ^{[ 59 ] [ 60 ]}ที่น่าสนใจคือ ADAR1 และ ADAR2 ยังส่งผลต่อการต่อแบบทางเลือกผ่านทั้งความสามารถในการแก้ไข A-to-I และความสามารถในการจับ dsRNA ^{[ 61 ] [ 62 ]}

การแก้ไข mRNA แบบ U-to-C ทางเลือกได้รับการรายงานครั้งแรกใน ทรานสคริปต์ WT1 (Wilms Tumor-1) ^{[ 63 ]}และการเปลี่ยนแปลง mRNA GA แบบไม่คลาสสิกได้รับการสังเกตครั้งแรกใน ทรานสคริปต์ HNRNPK (heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K) ในตัวอย่างลำไส้ใหญ่ที่เป็นมะเร็งและปกติ^{[ 64 ]}การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ยังพบเห็นในภายหลังควบคู่ไปกับการเปลี่ยนแปลง U-to-C แบบไม่คลาสสิกในทราน สคริปต์ TPH2 (tryptophan hydroxylase 2) ของ เซลล์สมอง ^{[ 65 ]}แม้ว่าการเติมหมู่เอมีนแบบย้อนกลับอาจเป็นคำอธิบายที่ง่ายที่สุดสำหรับการเปลี่ยนแปลง U-to-C แต่กลไกการเติมหมู่เอมีนแบบทรานส์อะมิเนชันและการเติมหมู่ไกลโคซิลแบบทรานส์ไกลโคซิเลชันได้รับการเสนอสำหรับการแก้ไข U-to-C ในพืชในทรานสคริปต์ไมโทคอนเดรีย^{[ 66 ]}การศึกษาล่าสุดรายงานการเปลี่ยนแปลง mRNA จาก G เป็น A แบบใหม่ในทรานสคริปต์ WT1 ที่ฮอตสปอตสองจุด โดยเสนอAPOBEC3A (เอนไซม์แก้ไข mRNA ของอะโพลิโปโปรตีน B, โพลีเปปไทด์เร่งปฏิกิริยา 3A) เป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการแก้ไข mRNA ทางเลือกประเภทนี้^{[ 67 ]}นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลง mRNA ทางเลือกนั้นเกี่ยวข้องกับ ตัวแปรการ ต่อเชื่อม WT1 แบบดั้งเดิม ซึ่งบ่งชี้ถึงความสำคัญเชิงหน้าที่ของตัวแปรเหล่านั้น

จากการศึกษาครั้งก่อนๆ พบว่าการแก้ไข RNA ที่พบในไมโทคอนเดรียและพลาสติดของพืชมีเพียงการเปลี่ยน C เป็น U และ U เป็น C เท่านั้น (พบได้น้อยมาก) ^{[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ]ตำแหน่ง}การแก้ไข RNA พบได้ส่วนใหญ่ในบริเวณรหัสของ mRNA อินทรอน และบริเวณ ^ที่ไม่ได้รับการแปลอื่นๆ^{[ 70 ] ในความเป็นจริง การแก้ไข RNA สามารถฟื้นฟูการ ทำงาน}ของโมเลกุล tRNA ได้^{[ 72 ] [ 73 ]}ตำแหน่งการแก้ไขส่วนใหญ่พบอยู่เหนือ RNA ของไมโทคอนเดรียหรือพลาสติด แม้ว่าตำแหน่งเฉพาะสำหรับเหตุการณ์การแก้ไข RNA จาก C เป็น U จะได้รับการศึกษาค่อนข้างดีแล้วทั้งในไมโทคอนเดรียและพลาสติด^{[ 81 ]}แต่เอกลักษณ์และการจัดระเบียบของโปรตีนทั้งหมดที่ประกอบเป็นเอดิโทโซมยังไม่ได้รับการกำหนด สมาชิกของตระกูลโปรตีน PPR ที่กว้างขวางได้รับการแสดงให้เห็นว่าทำหน้าที่เป็น ปัจจัยที่ ออกฤทธิ์แบบทรานส์สำหรับการจดจำลำดับ RNA ^{[ 82 ]}สมาชิกเฉพาะของตระกูล MORF (Multiple Organellar RNA editing Factor) ก็จำเป็นสำหรับการแก้ไขที่เหมาะสมในหลายตำแหน่งเช่นกัน เนื่องจากโปรตีน MORF บางส่วนได้รับการแสดงให้เห็นว่ามีปฏิสัมพันธ์กับสมาชิกของตระกูล PPR จึงเป็นไปได้ว่าโปรตีน MORF เป็นส่วนประกอบของคอมเพล็กซ์เอดิโทโซม^{[ 83 ]}เอนไซม์ที่รับผิดชอบต่อทรานส์หรือดีอะมิเนชันของทรานสคริปต์ RNA ยังคงเป็นสิ่งที่เข้าใจยาก แม้ว่าจะมีการเสนอว่าโปรตีน PPR อาจทำหน้าที่นี้เช่นกัน

การแก้ไข RNA เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานปกติของการแปลและการหายใจของพืช การแก้ไขสามารถฟื้นฟูลำดับการจับคู่เบสที่จำเป็นของ tRNA ซึ่งช่วยฟื้นฟูการทำงาน^{[ 84 ]}นอกจากนี้ยังเชื่อมโยงกับการผลิตโปรตีนที่ได้รับการแก้ไข RNA ซึ่งถูกรวมเข้ากับคอมเพล็กซ์โพลีเปปไทด์ของเส้นทางการหายใจ ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้สูงที่โพลีเปปไทด์ที่สังเคราะห์จาก RNA ที่ไม่ได้รับการแก้ไขจะไม่ทำงานอย่างถูกต้องและขัดขวางการทำงานของทั้งไมโทคอนเดรียและพลาสติด

การแก้ไข RNA จาก C เป็น U สามารถสร้างรหัส เริ่มต้นและรหัสหยุดได้ แต่ไม่สามารถทำลายรหัสเริ่มต้นและรหัสหยุดที่มีอยู่แล้วได้ รหัสเริ่มต้นแบบซ่อนเร้นจะถูกสร้างขึ้นเมื่อรหัส ACG ถูกแก้ไขเป็น AUG

ไวรัส (เช่นหัดคางทูมหรือพาราอินฟลูเอนซา ) โดยเฉพาะไวรัสที่มีจีโนม RNA ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีการวิวัฒนาการเพื่อใช้การดัดแปลง RNA ในหลายวิธีเมื่อเข้ายึดครองเซลล์โฮสต์ ไวรัสเป็นที่ทราบกันดีว่าใช้การดัดแปลง RNA ในส่วนต่างๆ ของวงจรการติดเชื้อ ตั้งแต่การหลีกเลี่ยงภูมิคุ้มกันไปจนถึงการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลโปรตีน^{[ 28 ]}การแก้ไข RNA ใช้เพื่อความเสถียรและการสร้างโปรตีนรูปแบบต่างๆ^{[ 85 ] [ 86 ]} RNA ของไวรัสถูกถอดรหัสโดย พอลิเมอเรส RNA ที่ขึ้นอยู่กับ RNA ที่เข้ารหัสโดยไวรัสซึ่งมีแนวโน้มที่จะหยุดชั่วคราวและ "สะดุด" ที่การรวมกันของนิวคลีโอไทด์บางอย่าง นอกจากนี้ พอลิเมอเรสยังเพิ่ม A ที่ไม่มีแม่แบบมากถึงหลายร้อยตัวที่ปลาย 3' ของ mRNA ที่เกิดขึ้นใหม่^{[ 87 ]} A เหล่านี้ช่วยทำให้ mRNA มีเสถียรภาพ นอกจากนี้ การหยุดชั่วคราวและการสะดุดของ RNA polymerase ทำให้เกิดการรวม G หรือ A หนึ่งหรือสองตัวไว้ข้างหน้าโคดอนการแปล^{[ 87 ]}การเพิ่มนิวคลีโอไทด์ที่ไม่มีแม่แบบจะทำให้เฟรมการอ่านเปลี่ยนไป ซึ่งจะสร้างโปรตีนที่แตกต่างกัน

นอกจากนี้ การดัดแปลง RNA ยังแสดงให้เห็นว่ามีผลทั้งเชิงบวกและเชิงลบต่อประสิทธิภาพการจำลองและการแปลขึ้นอยู่กับไวรัส ตัวอย่างเช่น Courtney et al. ^{[ 13 ]}แสดงให้เห็นว่าการดัดแปลง RNA ที่เรียกว่า 5-methylcytosine จะถูกเพิ่มเข้าไปใน mRNA ของไวรัสในเซลล์โฮสต์ที่ติดเชื้อเพื่อเพิ่มการแปลโปรตีนของไวรัส HIV-1 การยับยั้งการดัดแปลง m ⁵ C บน mRNA ของไวรัสส่งผลให้การแปลโปรตีนของไวรัสลดลงอย่างมาก แต่ที่น่าสนใจคือไม่มีผลต่อการแสดงออกของ mRNA ของไวรัสในเซลล์ ในทางกลับกัน Lichinchi et al. ^{[ 88 ]}แสดงให้เห็นว่าการดัดแปลง N6-methyladenosine บน mRNA ของ ZIKV ยับยั้งการจำลองของไวรัส

ระบบการแก้ไข RNA ที่พบในสัตว์อาจวิวัฒนาการมาจากโมโนนิวคลีโอไทด์ดีอะมิเนส ซึ่งนำไปสู่ตระกูลยีนขนาดใหญ่ที่รวมถึงยีน apobec-1 และ adar ยีนเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกับดีอะมิเนสของแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญนิวคลีโอไทด์ อะดีโนซีนดีอะมิเนสของE. coliไม่สามารถดีอะมิเนตนิวคลีโอไซด์ใน RNA ได้ เนื่องจากช่องปฏิกิริยาของเอนไซม์มีขนาดเล็กเกินไปสำหรับสาย RNA ที่จะจับ อย่างไรก็ตาม บริเวณที่ใช้งานนี้จะขยายกว้างขึ้นโดยการเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโนในยีนอะนาล็อกของมนุษย์ที่สอดคล้องกันAPOBEC1และADARทำให้เกิดการดี อะมิเนตได้ ^{[ 89 ] [ 90 ]} การแก้ไขแพนโดยใช้ gRNA ใน ไมโทคอนเดรียของ ไทรพาโนโซมซึ่งเกี่ยวข้องกับการแทรกสารตกค้าง U ตามแม่แบบ เป็นปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องได้รับการแสดงให้เห็นในงานวิจัยอื่น ๆ ว่าถูกคัดเลือกและดัดแปลงมาจากแหล่งที่แตกต่างกัน^{[ 44 ] [ 91 ]}แต่ความจำเพาะของการแทรกนิวคลีโอไทด์ผ่านปฏิสัมพันธ์ระหว่าง gRNA และ mRNA นั้นคล้ายคลึงกับกระบวนการแก้ไข tRNA ในไมโทคอนเดรีย ของสัตว์และ อะแคนทา โมเอบา ^{[ 92 ]}การเติมหมู่เมทิลให้กับไรโบสของ rRNA ในยูคาริโอตโดยโมเลกุลไกด์ RNA เป็นรูปแบบการดัดแปลงที่คล้ายคลึงกัน^{[ 93 ]}

ดังนั้น การแก้ไข RNA จึงวิวัฒนาการมากกว่าหนึ่งครั้ง มีการเสนอเหตุผลเชิงปรับตัวหลายประการสำหรับการแก้ไข^{[ 94 ]}การแก้ไขมักถูกอธิบายว่าเป็นกลไกการแก้ไขหรือซ่อมแซมเพื่อชดเชยข้อบกพร่องในลำดับยีน อย่างไรก็ตาม ในกรณีของการแก้ไขโดย gRNA คำอธิบายนี้ดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้ เพราะหากเกิดข้อบกพร่องขึ้นก่อน ก็ไม่มีวิธีใดที่จะสร้างบริเวณที่เข้ารหัส gRNA ที่ปราศจากข้อผิดพลาด ซึ่งสันนิษฐานว่าเกิดขึ้นจากการจำลองบริเวณยีนดั้งเดิม ทางเลือกที่น่าเชื่อถือกว่าสำหรับต้นกำเนิดวิวัฒนาการของระบบนี้คือผ่านวิวัฒนาการที่เป็นกลางเชิงสร้างสรรค์โดยที่ลำดับขั้นตอนจะกลับกัน โดยความสามารถในการแก้ไขโดยไม่จำเป็นจะเกิดขึ้นก่อน "ข้อบกพร่อง" ^{[ 95 ]}

การสั่งการแก้ไขเพื่อแก้ไขลำดับที่กลายพันธุ์ได้รับการเสนอและสาธิตครั้งแรกในปี 1995 ^{[ 96 ]} งานเริ่มต้นนี้ใช้ออลิโกนิวคลีโอไทด์แอนติเซนส์ RNA สังเคราะห์ที่เสริมกับการกลายพันธุ์ของโคดอนหยุดก่อนกำหนดในลำดับไดสโทรฟินเพื่อกระตุ้นการแก้ไข A-to-I ของโคดอนหยุดเป็นโคดอนที่อ่านผ่านได้ในระบบเซลล์แบบจำลองซีโนปัส^{[ 96 ]} แม้ว่าสิ่งนี้จะนำไปสู่การเปลี่ยน A-to-I ที่ไม่ตั้งใจในบริเวณใกล้เคียงด้วย แต่การเปลี่ยน A เป็น I (อ่านเป็น G) สามารถแก้ไขโคดอนหยุดทั้งสามได้ แต่ไม่สามารถสร้างโคดอนหยุดได้ ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงจึงนำไปสู่การแก้ไขโคดอนหยุดเป้าหมายมากกว่า 25% ด้วยการอ่านผ่านไปยังลำดับรายงานลูซิเฟอเรสปลายน้ำ งานต่อมาโดย Rosenthal ประสบความสำเร็จในการแก้ไขลำดับ mRNA ที่กลายพันธุ์ในวัฒนธรรมเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยการสั่งออลิโกนิวคลีโอไทด์ที่เชื่อมโยงกับไซทิดีนดีอะมีเนสเพื่อแก้ไขลำดับซิสติกไฟโบรซิสที่กลายพันธุ์^{[ 97 ]} เมื่อไม่นานมานี้ CRISPR-Cas13 ที่เชื่อมต่อกับดีอะมิเนสถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมการแก้ไข mRNA ^{[ 98 ]}

ในปี 2022 มีการรายงานการแก้ไข RNA เพื่อการรักษาโดยใช้ Cas7-11 ^{[ 99 ] [ 100 ]}ซึ่งช่วยให้สามารถตัดเป้าหมายได้อย่างเพียงพอ และเวอร์ชันแรกเริ่มถูกนำมาใช้สำหรับ การแก้ไข ในหลอดทดลองในปี 2021 ^{[ 101 ]}

ต่างจากการแก้ไข DNA ซึ่งเป็นการแก้ไขแบบถาวร ผลของการแก้ไข RNA รวมถึงการกลายพันธุ์นอกเป้าหมาย ที่อาจเกิดขึ้น ใน RNA นั้นเป็นแบบชั่วคราวและไม่สามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ ดังนั้นการแก้ไข RNA จึงถือว่ามีความเสี่ยงน้อยกว่า นอกจากนี้ อาจต้องการเพียง RNA นำทางโดยใช้โปรตีน ADAR ที่พบอยู่แล้วในเซลล์ของมนุษย์และยูคาริโอตอื่นๆ อีกมากมาย แทนที่จะต้องนำโปรตีนแปลกปลอมเข้าไปในร่างกาย^{[ 102 ]}

• การแก้ไขดีเอ็นเอ
• การแก้ไขเอพิเจโนม
• การบำบัดด้วย NcRNA
• การประทับเวลาของ RNA