《自然—化學(xué)生物學(xué)》在線發(fā)表我校熒光RNA領(lǐng)域聯(lián)合研究新進(jìn)展
近日，我校生物反應(yīng)器工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、光遺傳學(xué)與合成生物學(xué)交叉學(xué)科研究中心楊弋教授課題組、朱麟勇教授課題組、浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院任艾明研究員課題組聯(lián)合在熒光RNA研究中取得突破性進(jìn)展，在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然—化學(xué)生物學(xué)》（Nature Chemical Biology）以長(zhǎng)篇論文（article）形式在線發(fā)表題為“Structure-based investigation of fluorogenic Pepper aptamer” 的研究文章。
RNA具有獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)和種類(lèi)繁多的生物學(xué)功能，廣泛參與細(xì)胞的各類(lèi)生命活動(dòng)，與多種疾病的發(fā)生與發(fā)展密切相關(guān)。熒光RNA是近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的活細(xì)胞RNA成像技術(shù)。與熒光蛋白一樣，研究人員只需要將熒光RNA的編碼序列與靶標(biāo)RNA編碼序列融合，在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)后，即可對(duì)活細(xì)胞RNA進(jìn)行標(biāo)記成像。因此，熒光RNA是最直接的一種RNA標(biāo)記成像方法，也最有希望成為理想的活細(xì)胞RNA標(biāo)記與成像技術(shù)。2019年楊弋教授課題組與朱麟勇教授課題組組成的聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)發(fā)展了Pepper熒光RNA，它在親和力、穩(wěn)定性、信噪比、活細(xì)胞熒光亮度等方面提升了一到三個(gè)數(shù)量級(jí)，體現(xiàn)了熒光RNA從概念到實(shí)用的突破，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)不同種類(lèi)RNA的標(biāo)記與無(wú)背景成像（Nature biotechnology, 2019, 37, 1287）。然而，?Pepper三維結(jié)構(gòu)是什么樣子，到底為什么Pepper具有如此優(yōu)秀的性能呢？ 這個(gè)謎底的揭示不僅對(duì)于Pepper熒光RNA的進(jìn)一步優(yōu)化和應(yīng)用拓展具有重要意義，還可以為更多高性能熒光RNA的創(chuàng)造提供新的思路。
針對(duì)上述關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)Pepper-HBC復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析，結(jié)果顯示，Pepper呈現(xiàn)由一個(gè)螺旋和一個(gè)突出的連接區(qū)組成的單體非?G-四鏈體音叉狀結(jié)構(gòu)，包含三個(gè)雙螺旋P1、P2和P3，并由三個(gè)Junction區(qū)域J1/2、J2/1和J3/2連接。J3/2和J1/2以及P2形成遠(yuǎn)距離相互作用，幫助維持整體三維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。配體HBC結(jié)合于整體結(jié)構(gòu)的中心位置，以近平面構(gòu)象堆積于非G-四聯(lián)體四堿基平面（U8, G41, U42, G43）和G10-U40非經(jīng)典堿基對(duì)之間，并由堿基對(duì)G9-C33從側(cè)面固定，使得HBC配體被Pepper RNA適配體以納摩爾級(jí)的高親和力結(jié)合并激活。本研究解析的Pepper-HBC三維結(jié)構(gòu)信息將為Pepper RNA適配體和染料分子的優(yōu)化提供很好理論依據(jù)，也將為發(fā)展基于Pepper的活細(xì)胞與活體生物傳感、即時(shí)診斷甚至實(shí)時(shí)診斷技術(shù)提供極具價(jià)值的信息。
論文第一作者為黃凱怡博士和陳顯軍副研究員，通訊作者為朱麟勇教授、楊弋教授和任艾明研究員。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科委項(xiàng)目、上海市教委項(xiàng)目、生物反應(yīng)器工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金、教育部基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等經(jīng)費(fèi)資助。
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??? 原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41589-021-00884-6。
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