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Narue子刊:RNA调控的分子监测

我们对诸如RNA调控等细胞过程了解得越透彻,就能开发出更好的分子疗法。到目前为止,追踪非编码RNA的调控尤其困难,非编码RNA是指不进一步转化为蛋白质的RNA。来自慕尼黑亥姆霍兹大学和慕尼黑工业大学(TUM)的一个研究团队现在开发了一种微创报告系统,能够对编码和非编码RNA的RNA生产进行高度敏感的监测。

在细胞过程中,我们的遗传DNA信息被转录成RNA,然后经过进一步的处理,然后它要么作为蛋白质的蓝图,要么执行细胞功能本身。产生的RNA的种类和数量揭示了我们细胞的很多状况。例如,在感染的情况下,细胞产生更多的RNA分子,编码参与免疫反应的蛋白质。

当DNA分子通过RNA被翻译成蛋白质时,研究人员可以用现有的报告系统跟踪这一过程。然而,并不是所有的人类基因都编码蛋白质。大部分人类基因是非编码的,包括长链非编码RNA(lncRNA)基因。这些RNA分子有超过200个组成单元,它们不能作为蛋白质的蓝图。相反,它们控制着细胞中的重要过程。初步研究表明,lncRNA参与调控RNA的产生、细胞核结构的组织或某些酶的开关等过程。

尽管lncRNA在细胞过程中很重要,但用现有的方法研究lncRNA一直很困难。到目前为止,这只是部分可能的,例如在特定时间点的固定细胞中,因为基于翻译成蛋白质的经典报告系统不能使用。

INSPECT允许对非编码RNA进行监测

现在已经找到了一种新的记者制度的解决办法:视察。与慕尼黑工业大学神经生物工程教授、慕尼黑赫姆霍尔兹合成生物医学研究所主任Gil Westmeyer合作的一个团队,现在已经在《Nature Cell Biology》杂志上发表了新开发的报告系统。

“与以前的方法不同,INSPECT编码修饰内含子中的报告蛋白序列。这些是在未成熟的RNA分子中的序列,在加工过程中被细胞自然去除。INSPECT可以稳定内含子,使它们在去除后不会被降解,而是被运送到细胞细胞质中翻译成报告蛋白,”第一作者Dong-Jiunn Jeffery Truong解释说。然后,研究人员可以使用传统的方法来检测报告蛋白信号,如荧光。

INSPECT既不修改完成的RNA也不修改蛋白质

这种新的分子生物学工具不仅解决了非编码RNA的生成跟踪问题,而且为编码RNA的研究提供了优势。目前的报告系统通常有破坏被研究的RNA或蛋白质的风险,例如,因为它们必须直接与被研究的RNA融合,才能被共同翻译成蛋白质。INSPECT不是修改完成的RNA或蛋白质,而是修改内含子。

该团队用各种编码和非编码RNA的例子演示了INSPECT的功能。他们追踪了白介素2的RNA的产生,白介素2是一种在感染反应中大量产生的蛋白质。他们还对两种lncRNA的产生进行了高度敏感的监测,并跟踪了调查期间的调控变化。

INSPECT为生物医学工具箱增加了一个重要的分子生物学工具。这使得研究某些非编码RNA分子在细胞发育中的作用更加容易,并探索如何调节它们的调控,例如,防止它们变成癌细胞。结合我们之前开发的用于研究蛋白质异构体的微创报告系统EXSISERS,未来可能会研究从RNA处理到活细胞中特定蛋白质变体产生的整个遗传调控过程。”


原文:Intron-encoded cistronic transcripts for minimally-invasive monitoring of coding and non-coding RNAs, Nature Cell Biology (2022)


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