近日，上海市細(xì)胞代謝光遺傳學(xué)技術(shù)前沿科學(xué)研究基地、華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器工程國家重點(diǎn)實驗室教授楊弋團(tuán)隊在RNA光遺傳學(xué)控制技術(shù)研究中取得突破。相關(guān)研究在線發(fā)表于《自然—生物技術(shù)》。
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(zhì)，即完成遺傳信息轉(zhuǎn)錄和翻譯的過程。細(xì)胞內(nèi)的RNA像蛋白質(zhì)一樣，具有復(fù)雜的高級結(jié)構(gòu)與相互作用，具有特定的時間、空間分布及不同的轉(zhuǎn)錄后修飾狀態(tài)，復(fù)雜而精確地執(zhí)行豐富多彩的生物學(xué)功能。
“與蛋白質(zhì)研究相比，人們對細(xì)胞內(nèi)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(xué)生物工程學(xué)院博士劉韌玫說，“其中，一個重要的原因是缺乏可以在活細(xì)胞內(nèi)對RNA分子進(jìn)行實時監(jiān)測與精密控制的技術(shù)。”
在RNA監(jiān)測技術(shù)研究方面，楊弋與華東理工大學(xué)教授朱麟勇組成的交叉學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)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(xì)胞內(nèi)不同種類RNA的標(biāo)記與無背景成像，解決了活細(xì)胞RNA實時標(biāo)記與成像的難題。在RNA控制技術(shù)研究方面，楊弋團(tuán)隊此前發(fā)展了系列光控轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)，實現(xiàn)RNA生成時間和空間的精密控制。
“然而，活細(xì)胞RNA在轉(zhuǎn)錄后還有一系列的代謝行為，如剪接、修飾、運(yùn)輸、翻譯、降解等，它們對RNA的正常生物學(xué)功能發(fā)揮同樣至關(guān)重要。因此，發(fā)展活細(xì)胞RNA轉(zhuǎn)錄后代謝精密控制技術(shù)將會極大促進(jìn)人們對于RNA的復(fù)雜功能與調(diào)控機(jī)制的解析。”楊弋說。
通過合成生物學(xué)理性設(shè)計并結(jié)合全新的高通量篩選策略，研究團(tuán)隊構(gòu)建了國際上首個人工合成的光控RNA結(jié)合蛋白LicV，將LicV與不同的RNA效應(yīng)結(jié)構(gòu)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(yīng)因子實現(xiàn)了活細(xì)胞RNA剪接、運(yùn)輸、翻譯、降解等轉(zhuǎn)錄后代謝時間和空間的精密控制。此外，研究團(tuán)隊還實現(xiàn)了基因位點(diǎn)的高亮度與可逆標(biāo)記。(張雙虎 黃辛)
關(guān)鍵詞： RNA分子 精密控制 RNA光遺傳學(xué)控制技術(shù) 蛋白質(zhì)
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