近日，上海市細胞代謝光遺傳學技術前沿科學研究基地、華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室教授楊弋團隊在RNA光遺傳學控制技術研究中取得突破。相關研究在線發(fā)表于《自然—生物技術》。
生物遺傳中心法則是指遺傳信息從DNA傳遞至RNA，再從RNA傳遞至蛋白質，即完成遺傳信息轉錄和翻譯的過程。細胞內的RNA像蛋白質一樣，具有復雜的高級結構與相互作用，具有特定的時間、空間分布及不同的轉錄后修飾狀態(tài)，復雜而精確地執(zhí)行豐富多彩的生物學功能。
“與蛋白質研究相比，人們對細胞內RNA時間、空間分布及其功能的研究仍然有些滯后。”論文第一作者、華東理工大學生物工程學院博士劉韌玫說，“其中，一個重要的原因是缺乏可以在活細胞內對RNA分子進行實時監(jiān)測與精密控制的技術。”
在RNA監(jiān)測技術研究方面，楊弋與華東理工大學教授朱麟勇組成的交叉學科聯(lián)合攻關團隊此前發(fā)展了系列高性能熒光RNA，在國際上首次實現(xiàn)了動物細胞內不同種類RNA的標記與無背景成像，解決了活細胞RNA實時標記與成像的難題。在RNA控制技術研究方面，楊弋團隊此前發(fā)展了系列光控轉錄系統(tǒng)，實現(xiàn)RNA生成時間和空間的精密控制。
“然而，活細胞RNA在轉錄后還有一系列的代謝行為，如剪接、修飾、運輸、翻譯、降解等，它們對RNA的正常生物學功能發(fā)揮同樣至關重要。因此，發(fā)展活細胞RNA轉錄后代謝精密控制技術將會極大促進人們對于RNA的復雜功能與調控機制的解析。”楊弋說。
通過合成生物學理性設計并結合全新的高通量篩選策略，研究團隊構建了國際上首個人工合成的光控RNA結合蛋白LicV，將LicV與不同的RNA效應結構域融合，分別獲得光控RNA剪接因子、光控RNA定位因子、光控RNA翻譯因子以及光控RNA降解因子。他們利用這些光控RNA效應因子實現(xiàn)了活細胞RNA剪接、運輸、翻譯、降解等轉錄后代謝時間和空間的精密控制。此外，研究團隊還實現(xiàn)了基因位點的高亮度與可逆標記。(張雙虎 黃辛)
關鍵詞： RNA分子 精密控制 RNA光遺傳學控制技術 蛋白質
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