使用胡椒RNA适体在活细胞中跟踪mRNA

信使RNA(mRNA)是一类生物分子,它们是在细胞核中生成的,用于将遗传信息从细胞核携带到细胞的不同部分,以生成功能蛋白。由于其重要性,mRNA的贩运和本地化与适当的细胞功能高度相关。例如,mRNA的细胞内运输在细胞分裂,迁移和压力反应中起关键作用。相比之下,有缺陷的mRNA定位是疾病的标志,例如肌肉降解性和神经退行性疾病。因此,能够跟踪mRNA的动态和本地化将提供巨大的潜力,不仅了解细胞的工作原理,而且了解许多疾病的原因。

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图1. Pepper-Tdeg技术使对活细胞感兴趣的mRNA成像。

在活细胞中跟踪mRNA是一项艰巨的任务。跟踪生物分子的最强大方法之一是荧光显微镜。在荧光显微镜中,荧光分子(也称为染料分子)附着于感兴趣的生物分子上。官方manbetx手机版然后,研究人员可以使用显微镜跟踪细胞中感兴趣的生物分子的荧光信号。为了成像活细胞中的mRNA,传统方法依赖于一种称为氟RNA适体的技术。这些是可以结合并打开其他非荧光染料分子的荧光的RNA序列。当与感兴趣的mRNA融合时,这些荧光RNA适体在荧光显微镜下将荧光信号赋予了感兴趣的mRNA。

但是,荧光RNA适体的一个主要问题是,在该技术中可以使用少量荧光染料分子。大多数小分子染料非特异性与膜或DNA相互作用,然后变成荧光。这导致高背景荧光信号。另一个问题是染料分子没有遗传编码。因此,需要将染料分子传递到细胞中,这极大地限制了其在培养的组织和活体动物中的效用。此外,大多数染料分子对光漂白不具有高度抗性。结果,使用这些染料分子的延长成像将导致观察到的荧光显着丧失。

要解决这些问题,吴等。开发了一种完全遗传编码的新型荧光RNA适体系统。该系统不使用小分子染料,而是利用荧光蛋白,例如绿色荧光蛋白或红色荧光蛋白。重要的是,与小分子染料相比,这些荧光蛋白具有更高的光稳定性。但是,由于荧光蛋白始终是荧光,因此WU等。开发了一种方法,该方法允许荧光主要在荧光蛋白与mRNA结合时发生,从而最大程度地减少与mRNA无结合的荧光蛋白所带来的荧光。

等。已经开发了一个被称为TDEG的不稳定结构域,可以添加到荧光蛋白的C端(图1)。这会导致荧光蛋白在细胞中迅速降解。但是,吴等。还形成了一种称为辣椒的RNA适体,该适体结合了TDEG并防止其引起蛋白质降解,从而导致蛋白质的显着稳定。

通过将胡椒序列添加到mRNA序列中,荧光蛋白可以与mRNA结合,从而导致mRNA荧光。荧光蛋白对降解具有抗性,同时与mRNA结合,因为胡椒适体阻断了它们的降解,而未结合的荧光蛋白会降解。这允许使用荧光显微镜容易将mRNA视为单点(图1)。

这项工作为化学生物学和RNA合成生物学领域引入了一种新的新工具。克服先前方法的局限性,胡椒粉技术代表了一种有力的方法,用于成像和跟踪活细胞中mRNA的定位。

Jihui Wu,Samie R. Jaffrey
美国纽约州康奈尔大学Weill Cornell医学系药理学系

出版物

使用RNA稳定的荧光蛋白对mRNA的实时成像
Jihui Wu,Sara Zaccara,Deepak Khuperkar,Hyaeyeong Kim,Marvin E Tanenbaum,Samie R Jaffrey
NAT方法。2019年9月

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