新方法讓「沉默」基因「說話」—新聞—科學網

2021-01-07 科學網

 

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後的修復過程有關。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，將螢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嚮導RNA（sgRNA）表達，結合SPH—OminiCMV螢光報告系統，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於《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螢光蛋白的強弱判斷基因的表達的情況。但非編碼基因並不翻譯為蛋白，因此無法用傳統的共表達螢光蛋白的方法來實現；同時，對於低表達的基因，共表達的螢光蛋白量也很低，導致螢光信號很弱甚至根本監測不到。

「建立適用範圍更廣，能增強內源信號，並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螢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闢了新途徑，在動物個體水平可用於描繪基因表達的時空圖譜和標記、鑑定特定的細胞類群，同時可用於研究天使綜合症等疾病中lncRNAs的表達模式，構建lncRNAs體內表達完整圖譜。

相關論文信息： https://doi.org/10.1038/s41556-020-00610-9

 

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