新型的RNA成像方法檢測細胞中的RNA

大家好，本周給大家分享一篇Nature Chemical Biology上的文章」 A multicolorriboswitch-based platform for imaging of RNA in live mammalian cells」。本文的通訊作者是來自科羅拉多大學博爾德分校的Amy E. Palmer教授，該課題組的研究方向是細胞如何調節金屬離子，病原體如何改變細胞生物學特性等。

mRNA和非編碼RNA（ncRNA）在空間的複雜性影響細胞功能的各個方面。RNA與大量的蛋白結合動態地調節RNA定位和功能。這種RNA-蛋白質相互作用對mRNA的加工、運輸和翻譯等會產生影響。而由於RNA定位，動力學和功能之間錯綜複雜的聯繫，因此急需開發出一種用於活細胞中RNA可視化的工具，以闡明mRNA和ncRNA生命周期的動力學機制。

目前對RNA在活細胞成像的方法，最常見的系統是用多聚體RNA標籤，結合帶有熒光蛋白的RNA結合蛋白（MS2或PP7外殼蛋白）。這種多聚體RNA標籤與目標RNA融合，從而與MS2-FP結合改變熒光的強度來對RNA進行成像。然而，這種方法的一個限制是需要許多拷貝的MS2 RNA標籤來增強熒光對比度，並且大尺寸RNA標籤會擾亂RNA的定位和動力學。而另一種方法涉及熒光染料結合適體，當染料結合適體時，它會產生開啟熒光信號。

本文基於第二種方式，發展了一種使用細菌核糖開關作為RNA標籤和一系列小分子探針在活細胞中熒游標記RNA的新方法。該方法利用核糖開關RNA與其天然配體鈷胺素（Cbl（1））的特異性結合。當與合成熒光團共價偶聯時，Cbl的熒光會猝滅。當Cbl與RNA標籤結合後，會導致熒光開啟，並且命名為Riboglow。該方法能夠實現對跟蹤mRNA對應激顆粒的募集和U1 RNA與U體的結合。

首先，作者通過在U2-OS細胞中將β-肌動蛋白mRNA募集到SGs來驗證Riboglow的效果，將Cbl-Cy5探針載入到活細胞中，作者觀察到在亞砷酸鹽處理時SGs中Cbl-Cy5熒光的強烈積累，這些實驗證明，該方法可以實現ACTB mRNA向SGs的募集的成像和檢測mRNA動態隨時間的變化。

接著，作者對比了Riboglow方法與常用的RNA成像平台，即染料結合適體Broccoli和MS2系統進行比較，並且使用標記的ACTB mRNA募集到SGs作為模型系統。作者發現，Riboglow 與MS2系統的表現類似，可以檢測mRNA（ACTB）到SG的定位。並且Riboglow平台比Broccoli和MS2平台的熒光響應更好。

最後，作者用Riboglow對活細胞中的U體中的U1 snRNA進行檢測。作者用毒胡蘿蔔素處理HeLa細胞誘導細胞內U體內源性U1 snRNA和AT標記U1的螯合。經過毒胡蘿蔔素處理，用AT標記的U1瞬時轉染的細胞，24±10％的細胞含有類似U體的胞質點，而這種斑點僅在6±3％的未轉染細胞中存在，從而實現對U1 snRNA的成像。

總之，Riboglow方法與目前現有的RNA成像平台相比表現優異，並為活細胞RNA成像應用提供了正交方法。Riboglow方法允許對mRNA的檢測以及小的非編碼RNA進行成像。

作者：LSC

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