【中國科學報】新方法讓“沉默”基因“說話”

發布時間:2021-02-14

  作者:黃辛 卜葉 來源:中國科學報 發布時間:2021/1/5 11:15:26 

  基因的調控和表達對人類健康至關重要。越來越多證據表明,lncRNAs基因不僅參與腦發育、神經元分化等,而且與神經系統損傷后的修復過程有關。深入研究lncRNAs,對治療神經系統疾病具有重要意義。

  研究人員通常使用活細胞內編碼基因的標記技術,將熒光蛋白精確插入蛋白編碼框研究基因的功能,但該方法往往對lncRNAs等非編碼基因和低豐度轉錄基因束手無策。

  近日,中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室研究員楊輝研究組和周海波研究組合作,通過內源基因的啟動子驅動向導RNA(sgRNA)表達,結合SPH—OminiCMV熒光報告系統,成功實現lncRNAs基因和低豐度基因表達的動態示蹤。該研究建立了一種通用的內源基因轉錄門控系統,為活細胞中實時標記lncRNAs和低表達基因,研究其生物學功能提供了有效工具。1月5日,相關研究成果在線發表于《自然—細胞生物學》上。

  楊輝表示,編碼基因通過轉錄為信使RNA(mRNA),翻譯為蛋白質。因此,研究人員可以利用共表達熒光蛋白的強弱判斷基因的表達的情況。但非編碼基因并不翻譯為蛋白,因此無法用傳統的共表達熒光蛋白的方法來實現;同時,對于低表達的基因,共表達的熒光蛋白量也很低,導致熒光信號很弱甚至根本監測不到。

  “建立適用范圍更廣,能增強內源信號,并且信噪比更低的新型活細胞標記技術,是該研究領域急需解決的問題。”楊輝說。

  研究人員注意到,SPH—OminiCMV熒光報告系統有放大信號的作用。為此,聯合課題組開發了一種廣譜的內源性轉錄門控開關Ents,利用內源性啟動子表達sgRNA。當Ents與SPH—OminiCMV結合時,就可以監測到內源基因的表達。

  “SPH—OminiCMV能夠放大內源信號,‘報告’給人們基因的行蹤,實現低豐度轉錄本表達的可視化。”楊輝說。

  楊輝表示,理論上,Ents系統可以處理任何轉錄本信息。該研究為在活細胞中研究基因元件的功能開辟了新途徑,在動物個體水平可用于描繪基因表達的時空圖譜和標記、鑒定特定的細胞類群,同時可用于研究天使綜合癥等疾病中lncRNAs的表達模式,構建lncRNAs體內表達完整圖譜。

       http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/1/451379.shtm

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