顯微技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)研究活細(xì)胞中的RNAG四鏈體

一種新的顯微技術(shù)允許實(shí)時(shí)研究活細(xì)胞中的RNAG-四鏈體，這對(duì)對(duì)抗肌萎縮側(cè)索硬化癥具有重要意義。

肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)，通常被稱為盧蓋里格病和斯蒂芬霍金病，是一種神經(jīng)退行性疾病，導(dǎo)致對(duì)身體肌肉逐漸失去控制。它目前是無法治愈的，并且在超過90%的病例中尚不清楚該疾病的原因-盡管遺傳和環(huán)境因素都被認(rèn)為涉及。

北海道大學(xué)高級(jí)生命科學(xué)學(xué)院的AkiraKitamura博士和瑞典KTH皇家理工學(xué)院的JerkerWidengren教授的研究小組開發(fā)了一種新技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)活細(xì)胞中RNA的特征結(jié)構(gòu)。該技術(shù)基于熒光顯微鏡光譜，發(fā)表在《核酸研究》雜志上。

被認(rèn)為參與ALS發(fā)展的遺傳因素之一是形成四鏈結(jié)構(gòu)的特定RNA序列，稱為G-四鏈體。通常，這些結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。然而，人類9號(hào)染色體的突變導(dǎo)致G-四鏈體的形成，這可能在包括ALS在內(nèi)的神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮作用。

了解G-四鏈體在疾病中的確切作用的最大障礙之一是實(shí)時(shí)研究它們?cè)诨罴?xì)胞中的形成和位置的局限性。北村和拓寬小組成功地開發(fā)了一種簡(jiǎn)單，強(qiáng)大且廣泛適用的技術(shù)來解決現(xiàn)有問題。

該技術(shù)追蹤一種名為AlexaFluor647(AF647)的花青染料。當(dāng)標(biāo)記為RNA時(shí)，染料的熒光閃爍狀態(tài)隨著RNAG-四鏈體的形成而改變。這些小組使用稱為TRAST(TRAnsientSTate)監(jiān)測(cè)的顯微鏡技術(shù)分析了AF647標(biāo)記的RNA，以實(shí)時(shí)檢測(cè)這種熒光閃爍。

“從視覺上看，熒光強(qiáng)度的時(shí)間分辨變化表現(xiàn)為閃爍，”Kitamura在描述該技術(shù)時(shí)說。“在TRAST中，我們將細(xì)胞暴露于光強(qiáng)度變化的特定模式中，并測(cè)量細(xì)胞中RNA結(jié)合染料在特定時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)出的熒光的平均強(qiáng)度。通過測(cè)量閃爍特性的變化，我們可以區(qū)分細(xì)胞內(nèi)RNA的結(jié)構(gòu)。

該團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室條件下校準(zhǔn)了他們的實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確確定了與RNAG-四鏈體對(duì)應(yīng)的熒光閃爍。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，他們能夠使用TRAST確定RNAG-四鏈體在活細(xì)胞中的位置。

這項(xiàng)工作證明，花青染料可以為活細(xì)胞中RNAG-四鏈體的折疊狀態(tài)提供靈敏的讀出參數(shù)，甚至對(duì)于單細(xì)胞也是如此。反過來，這允許在細(xì)胞內(nèi)水平上實(shí)時(shí)研究疾病中的RNAG-四鏈體的可能性。它也可以用于研究細(xì)胞中蛋白質(zhì)的折疊和錯(cuò)誤折疊。

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