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我國科學(xué)家合成高性能熒光RNA實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞RNA成像
2019年11月5日，華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊弋教授等在Nature Biotechnology（《自然—生物技術(shù)》）雜志上發(fā)表了封面學(xué)術(shù)論文，題為“Visualizing RNA dynamics in live cells with bright and stable fluorescent RNAs”。該論文報(bào)道他們利用系列高性能熒光RNA，實(shí)現(xiàn)不同種類RNA在動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)活體的熒光標(biāo)記與無背景成像。
迄今為止，在自然界尚未發(fā)現(xiàn)天然存在的熒光RNA。目前人工合成的少數(shù)幾種熒光RNA熒光強(qiáng)度弱，性能不穩(wěn)定，難以實(shí)用。針對這一亟需解決的技術(shù)挑戰(zhàn)，楊弋教授等組建了化學(xué)生物學(xué)與合成生物學(xué)聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，利用全新的分子設(shè)計(jì)及分子共同定向進(jìn)化技術(shù)，首次獲得了系列高亮、穩(wěn)定、低背景的熒光RNA。這些熒光RNA分子結(jié)構(gòu)緊湊，特異結(jié)合創(chuàng)新染料分子后產(chǎn)生強(qiáng)烈熒光，可呈現(xiàn)藍(lán)、綠、黃、橙、紅等不同顏色，與五顏六色的辣椒相似，因此被命名為Pepper。它們可插入到不同RNA分子序列中，在活細(xì)胞內(nèi)對這些分子進(jìn)行熒光標(biāo)記和實(shí)時(shí)、超分辨成像時(shí)，不影響它們的轉(zhuǎn)錄、定位、翻譯、降解等正常活動(dòng)。由于熒光RNA標(biāo)記可逆，因此它們在細(xì)胞內(nèi)的顏色可按需要而改變，這種靈 活性對于熒光標(biāo)記穩(wěn)定細(xì)胞株和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的構(gòu)建十分有利。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，我國發(fā)明的熒光RNA在親和力、穩(wěn)定性、信噪比、活細(xì)胞熒光亮度等方面提升了1到3個(gè)數(shù)量級，實(shí)現(xiàn)了熒光RNA的實(shí)用性突破，為活細(xì)胞中RNA的功能研究提供了有力的工具。除了作為RNA標(biāo)記工具外，它們還有望在活細(xì)胞代謝物檢測、核酸即時(shí)監(jiān)測、單分子多重檢測等技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為生命科學(xué)研究與醫(yī)學(xué)即時(shí)診斷甚至實(shí)時(shí)診斷技術(shù)的發(fā)展提供新思路和手段。
