Nature子刊：追蹤RNA動態(tài)的新方法

日期：2011-04-26 08:32:33

眾所周知RNA在指導蛋白質合成中起關鍵性的作用，近年來大量的研究亦表明RNA分子的功能并不僅僅是攜帶DNA的信息。解析RNA分子的合成、成熟及最終降解的生命過程已逐漸成為生物醫(yī)學領域的一個研究熱點。

近日來自美國哈佛-麻省理工博德研究所的科學家們開發(fā)了一種具有高分辨率及廣泛適用特性的新技術用于追蹤細胞內的RNA動態(tài)。研究人員稱這項新技術為科學家們了解那些必需RNA分子的生命過程開啟了多個新窗口，并將幫助他們了解細胞中的異常分子事件。相關研究論文在線發(fā)布在4月24日的《自然生物技術》（Nature Biotechnology）雜志上。

“盡管近年來人們越來越多地意識到RNA生命過程是疾病發(fā)生的中心環(huán)節(jié)，然而相對于許多其他的細胞過程我們對RNA的生命周期確實知之甚少，”論文共同資深作者、美國哈佛-麻省理工博德研究所負責人Aviv Regev說道。

細胞內RNA的合成與降解過程通常處于一個相對平衡狀態(tài)，從而導致RNA水平亦處于動態(tài)變化中。在對某些刺激產生反應的過程中細胞內RNA分子水平總是相應地發(fā)生變化。Regev與同事們共同開發(fā)出一種新方法通過檢測RNA生成與降解的數量對RNA生命過程的幾個不同階段進行了解析。在新研究中，科學家們選擇了樹突狀細胞（一種參與介導免疫反應的細胞）作為檢測模型。他們將這些樹突狀細胞暴露在一種類似病原體的刺激物中，進而檢測了細胞處理前后的RNA改變。

“我們想了解細胞是如何調控RNA水平的？調控是發(fā)生在RNA分子合成、加工還是降解的過程中？”論文的第一作者，哈佛-麻省理工的博德研究所研究生Michal Rabani說：“其中的每一個步驟都有可能影響細胞中活性RNA分子的水平。想要了解細胞出現異常時到底發(fā)生了什么，那么我們就不得不了解它們本應該正常發(fā)揮功能的機制。”

在新研究中，研究人員針對地檢測了特異的樹突狀細胞所有基因的表達改變。新技術具有的廣泛適用度及特異性確保了研究人員對全過程中RNA水平的變化進行了系統的觀察。科學家們利用一種現有技術結合適用于mRNA分子計數的新測序方法追蹤了新生成RNA分子的生命過程。進而科學家們獲得了mRNA剪接或加工過程兩個步驟之間的一些意外的研究發(fā)現。“這就是測序的優(yōu)點：它能使你獲取到意料之外的廣闊的景象，”Regev說。

新技術的一個關鍵特征是能夠使研究人員在非常短的時間間隔中獲取RNA水平的“快照”。將這些快照串聯在一起不僅能夠揭示RNA水平變化的機制，還適用于其他方法無法實現的對短時、間期RNA生命過程的檢測。“這為我們進入RNA世界開啟了多個窗口，”Amit說。

“這項新技術將在未來廣泛應用到疾病的研究中，例如用于解析在癌癥或其他疾病中影響RNA生命過程的突變基因。在過去即使我們知道存在著基因突變，并對該基因的功能持有質疑，卻仍然很難在細胞的這些過程中對突變的效應進行檢測，”Regev說：“我們期望這項新技術能夠幫助其他研究人員更深入地了解基因突變擾亂RNA水平，進而影響蛋白質合成的機制。”

“現在我們正致力將完整的過程分解為多個單獨步驟來解析RNA的水平，以了解在每個步驟中發(fā)生了什么，以及它們是如何相互影響從而導致了最終的結果，”Rabani說：“這是一個非常復雜的系統，它將有可能最終幫助我們了解到異常的根源。”