科学家实现活细胞 RNA 标记与无背景成像

来源: 中国科学报 / 作者: 黄辛 / 时间: 2019-11-07
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《自然—生物技术》11 月刊封面图片,它显示了利用荧光 RNA 可对单细胞中 mRNA 的翻译过程进行定量研究。

近日,华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室教授杨弋、朱麟勇等历经 7 年合作研究,在荧光 RNA 及活细胞 RNA 成像领域获突破性进展。他们原创的系列高性能荧光 RNA,在国际上首次实现了不同种类 RNA 在动物细胞内的荧光标记与无背景成像。11 月 5 日,该成果以封面论文形式发表于《自然—生物技术》。

迄今为止,在自然界尚未发现天然存在的荧光 RNA,科学家几经努力人工合成的少数几种荧光 RNA,存在性能低、难实用等问题。针对这一技术挑战,杨弋、朱麟勇等通过全新的分子设计及分子共同定向进化思路,首次获得了系列高亮、稳定、低背景的荧光 RNA。

这些荧光 RNA 结构紧凑,特异结合创新染料分子后产生强烈荧光,有蓝、绿、黄、橙、红等不同颜色,由于与五颜六色的辣椒相似,被命名为 Pepper。它们可通过基因编辑等手段插入到不同的 RNA 分子序列中,实现在活细胞内对这些分子进行荧光标记和实时、超分辨成像,却不影响它们的转录、定位、翻译、降解等正常活动。由于荧光 RNA 标记可逆,它们在细胞内的颜色可随意改变,这种灵活性对于荧光标记稳定细胞株和转基因动物的构建十分有利。

与现有技术相比,该荧光 RNA 在亲和力、稳定性、信噪比、活细胞荧光亮度等方面提升了一到三个数量级,体现了荧光 RNA 从概念到实用的突破,为活细胞中 RNA 的功能研究提供了极具价值的工具。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41587-019-0249-1

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