鄒鵬課題組與清華大學(xué)王建斌課題組合作開發(fā)了一種光控RNA標(biāo)記新技術(shù)
2019年10月7日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、合成與功能生物分子中心、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、IDG/麥戈文腦科學(xué)研究所鄒鵬課題組聯(lián)合清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王建斌課題組在《自然-化學(xué)生物學(xué)》發(fā)表題為“Mapping spatial transcriptome with light-activated proximity-dependent RNA labeling”的研究論文，報道了一種可見光調(diào)控的活細(xì)胞局部轉(zhuǎn)錄組的鄰近標(biāo)記新技術(shù)。
真核細(xì)胞中RNA分子的分布是高度不均一的。特定RNA分子的亞細(xì)胞定位通過影響轉(zhuǎn)錄、結(jié)構(gòu)支持、局部蛋白質(zhì)合成等功能，調(diào)節(jié)了許多重要生理過程，如細(xì)胞增殖、胚胎發(fā)育、長期記憶形成等。因此研究細(xì)胞內(nèi)RNA分子在各區(qū)域的精細(xì)分布對于理解細(xì)胞生命活動具有重要意義。傳統(tǒng)研究手段包括基于FISH的成像技術(shù)、基于機械組分分離的測序技術(shù)、基于蛋白質(zhì)鄰近標(biāo)記的測序技術(shù)等，然而這些手段存在不適用于活細(xì)胞、空間分辨率低、亞細(xì)胞區(qū)域普適性差等缺點。
針對這些難題，鄒鵬課題組開發(fā)了“熒光團(tuán)輔助的RNA鄰近標(biāo)記和測序技術(shù)”，簡稱“CAP-seq”。 該方法通過可見光激發(fā)遺傳靶向的光敏蛋白miniSOG產(chǎn)生活性氧，介導(dǎo)鄰近RNA分子上的鳥嘌呤與具有生物正交功能把手的氨基探針進(jìn)行共價交聯(lián)，既而通過富集純化與高通量測序檢測，實現(xiàn)miniSOG定位的亞細(xì)胞區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)錄組的空間特異性標(biāo)記與鑒定。利用CAP-seq，他們系統(tǒng)研究了幾個亞細(xì)胞區(qū)域的轉(zhuǎn)錄組，包括線粒體基質(zhì)轉(zhuǎn)錄組、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面轉(zhuǎn)錄組以及線粒體外膜附近轉(zhuǎn)錄組。這些研究結(jié)果表明CAP-seq對活細(xì)胞中開放區(qū)域的RNA標(biāo)記具有良好的空間特異性和覆蓋度。他們在線粒體外膜附近檢測到30個編碼氧化磷酸化途徑相關(guān)蛋白的RNA和多達(dá)55個編碼核糖體蛋白的mRNA，這一結(jié)果不僅支持了線粒體蛋白在線粒體外膜被翻譯后直接轉(zhuǎn)運進(jìn)線粒體的模型，還暗示著線粒體功能可能與蛋白質(zhì)的翻譯調(diào)節(jié)有關(guān)。CAP-seq具有操作簡單、空間選擇性高、生物相容性好的特點，將成為一項適合于在多種生物系統(tǒng)中研究亞細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的新技術(shù)。
北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心博士生王鵬沖、前沿交叉學(xué)科研究院博士生唐微、清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生李則堯為該論文共同第一作者，鄒鵬研究員和清華大學(xué)王建斌研究員為論文共同通訊作者。該工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、生物有機與分子工程教育部重點實驗室、北京分子科學(xué)國家研究中心和北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。
https://www.nature.com/articles/s41589-019-0368-5
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