基因的調(diào)控和表達對人類健康至關(guān)重要。越來越多證據(jù)表明，lncRNAs基因不僅參與腦發(fā)育、神經(jīng)元分化等，而且與神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的修復(fù)過程有關(guān)。深入研究lncRNAs，對治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病具有重要意義。

研究人員通常使用活細胞內(nèi)編碼基因的標記技術(shù)，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(zhuǎn)錄基因束手無策。

近日，中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、上海腦科學(xué)與類腦研究中心、神經(jīng)科學(xué)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(nèi)源基因的啟動子驅(qū)動向?qū)NA（sgRNA）表達，結(jié)合SPH—OminiCMV熒光報告系統(tǒng)，成功實現(xiàn)lncRNAs基因和低豐度基因表達的動態(tài)示蹤。該研究建立了一種通用的內(nèi)源基因轉(zhuǎn)錄門控系統(tǒng)，為活細胞中實時標記lncRNAs和低表達基因，研究其生物學(xué)功能提供了有效工具。1月5日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然—細胞生物學(xué)》上。

楊輝表示，編碼基因通過轉(zhuǎn)錄為信使RNA（mRNA），翻譯為蛋白質(zhì)。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(tǒng)的共表達熒光蛋白的方法來實現(xiàn)；同時，對于低表達的基因，共表達的熒光蛋白量也很低，導(dǎo)致熒光信號很弱甚至根本監(jiān)測不到。

“建立適用范圍更廣，能增強內(nèi)源信號，并且信噪比更低的新型活細胞標記技術(shù)，是該研究領(lǐng)域急需解決的問題?！睏钶x說。

研究人員注意到，SPH—OminiCMV熒光報告系統(tǒng)有放大信號的作用。為此，聯(lián)合課題組開發(fā)了一種廣譜的內(nèi)源性轉(zhuǎn)錄門控開關(guān)Ents，利用內(nèi)源性啟動子表達sgRNA。當Ents與SPH—OminiCMV結(jié)合時，就可以監(jiān)測到內(nèi)源基因的表達。

“SPH—OminiCMV能夠放大內(nèi)源信號，‘報告’給人們基因的行蹤，實現(xiàn)低豐度轉(zhuǎn)錄本表達的可視化?！睏钶x說。

楊輝表示，理論上，Ents系統(tǒng)可以處理任何轉(zhuǎn)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l(wèi)ncRNAs的表達模式，構(gòu)建lncRNAs體內(nèi)表達完整圖譜。



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