近日，我校藥物基因和蛋白篩選國家工程實(shí)驗(yàn)室趙永云研究員團(tuán)隊(duì)在生物傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了一種名為“雙鎖RNA追蹤器”（Ducker）的新型無標(biāo)記基因編碼生物傳感器。這一創(chuàng)新性成果通過獨(dú)特的構(gòu)象轉(zhuǎn)換策略，實(shí)現(xiàn)了對(duì)活細(xì)胞中天然RNA時(shí)空動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為研究RNA在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)通用且穩(wěn)健的平臺(tái)。相關(guān)成果以“Allosteric genetically encoded biosensor for spatiotemporal monitoring of endogenous RNA dynamics in living cells”為題，發(fā)表在國際著名期刊PNAS上。
RNA的豐度和亞細(xì)胞定位與多種人類重大疾病的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。在活細(xì)胞中時(shí)空動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)天然RNA的分布、豐度和運(yùn)動(dòng)，對(duì)揭示RNA功能及RNA相關(guān)疾病的研究具有重要意義。然而，現(xiàn)有的RNA成像技術(shù)在監(jiān)測(cè)天然RNA動(dòng)態(tài)，尤其是對(duì)RNA濃度波動(dòng)及運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)方面面臨諸多挑戰(zhàn)。
Ducker的設(shè)計(jì)特色在于利用一個(gè)RNA靶標(biāo)觸發(fā)變構(gòu)事件，激活兩個(gè)鎖定的熒光RNA適配體（M18 Pepper），從而恢復(fù)其活性結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生足夠的熒光信號(hào)。這種變構(gòu)的環(huán)狀circDucker具有模塊化和可編程的特性，能夠特異識(shí)別并監(jiān)測(cè)mRNA、lncRNA及microRNA等多種RNA類型的狀態(tài)，包括對(duì)天然mRNA豐度的高對(duì)比度和無偏倚成像，監(jiān)測(cè)RNA濃度的波動(dòng)，甚至實(shí)時(shí)示蹤線粒體長(zhǎng)非編碼RNA（mtlncCyt b）的雙向核質(zhì)運(yùn)輸過程。這不僅可用于藥物的可視化高通量篩選、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)程、還能助力于揭示RNA的未知功能等。總之，circDucker對(duì)RNA的定位、豐度、濃度波動(dòng)的可視化，以及示蹤RNA的運(yùn)動(dòng)，為活細(xì)胞中RNA動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了一種全新的工具，極大地?cái)U(kuò)展了當(dāng)前RNA研究的工具箱，有望為揭示RNA新功能、理解RNA疾病相關(guān)機(jī)制及藥物研發(fā)等領(lǐng)域帶來更多的突破性發(fā)現(xiàn)。
該成果的通訊作者為我校生命科學(xué)學(xué)院的趙永云研究員。該研究得到了中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)等基金的支持。
Ducker的設(shè)計(jì)及circDucker實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)mtlncCyt b的雙向核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程
藥物基因和蛋白篩選國家工程實(shí)驗(yàn)室是2008年國家發(fā)展和改革委員會(huì)在生物技術(shù)領(lǐng)域首批建立的十個(gè)國家工程實(shí)驗(yàn)室之一。近年來，實(shí)驗(yàn)室聚焦于人類重大疾病，如惡性腫瘤、自身免疫病、代謝性疾病等進(jìn)行藥靶篩選鑒定、新藥篩選及靶向生物大分子研究工具的開發(fā)，相關(guān)成果相繼發(fā)表在Advanced Science（2024a, 2024b），Journal of Advanced Research（2024），Cell Chemical Biology (2023)，Signal Transduction and Targeted Therapy (2022)，Biosensors and Bioelectronics (2022)等國際著名期刊上；這些突破性成果不僅為人類重大相關(guān)疾病的診療提供了新靶點(diǎn)和思路，還推動(dòng)了我國在藥物研發(fā)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力和國際影響力。
文章鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2409309122
