用激光對(duì)前體mRNA分子剪接過(guò)程進(jìn)行研究
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近日來(lái)自美國(guó)布蘭迪斯大學(xué)Jeff Gelles實(shí)驗(yàn)室的研究人員開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)新技術(shù)，利用激光對(duì)前體mRNA分子的剪接過(guò)程進(jìn)行了研究。這一研究論文在線(xiàn)發(fā)布3月11日的《科學(xué)》(Science)雜志上。
RNA剪接是真核細(xì)胞基因表達(dá)中非常重要的一個(gè)生物過(guò)程，通過(guò)RNA剪接，可以產(chǎn)生許多具有功能的，帶有編碼信息的mRNA，對(duì)生物的發(fā)育及進(jìn)化至關(guān)重要。而剪接體(spliceosome)則是整個(gè)剪接反應(yīng)的關(guān)鍵執(zhí)行者。
“了解這些剪接體在細(xì)胞中的作用機(jī)制具有非常重要的意義，”論文的第一作者，布蘭迪大學(xué)的訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者Aaron A. Hoskins說(shuō)道：“首先有利于我們深入地了解基本生物學(xué)過(guò)程，比如人類(lèi)是如何產(chǎn)生的?此外，還能幫助我們了解與這些剪接體相關(guān)的疾病發(fā)生的機(jī)理。通過(guò)了解這一過(guò)程，研究者們或許最終能開(kāi)發(fā)出修復(fù)錯(cuò)誤剪接過(guò)程的疾病治療策略?！?/P>
這一研究成果是三個(gè)研究小組歷時(shí)5年協(xié)作而獲得的。除了Hoskins，其他的作者還包括生物化學(xué)和分子藥理學(xué)系教授Gelles，他的實(shí)驗(yàn)室在這一研究中負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)多重激光成像系統(tǒng);生物化學(xué)系資深科學(xué)家Larry Friedman，他在構(gòu)建這一精細(xì)顯微鏡的過(guò)程中做出了突出的貢獻(xiàn);霍華德•休斯醫(yī)學(xué)研究所調(diào)查員、麻省大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)和分子藥理學(xué)系教授、哥倫比亞大學(xué)化學(xué)系Virginia Cornish實(shí)驗(yàn)室成員Melissa J. Moore，他的實(shí)驗(yàn)室合成能結(jié)合剪接體蛋白的特異染料。
“基因組DNA就像一個(gè)壓縮文件，在有限的空間內(nèi)保存著大量的信息，”Hoskins說(shuō)：“細(xì)胞則是通過(guò)剪接這一機(jī)制解壓讀取其中的遺傳信息?！?/P>
在這篇文章中，研究人員利用酵母基因工程技術(shù)、化學(xué)生物學(xué)方法結(jié)合他們開(kāi)發(fā)的新型多波長(zhǎng)熒光顯微鏡對(duì)全細(xì)胞抽提物中的單個(gè)剪接體組裝過(guò)程進(jìn)行了追蹤。研究人員證實(shí)單個(gè)剪接體亞成分可過(guò)一種有序的方式結(jié)合在前體mRNA分子上形成功能性的剪接體，并且每個(gè)亞成分的結(jié)合均可逆轉(zhuǎn)。在進(jìn)一步的研究中，Hoskins等證實(shí)早期亞成分結(jié)合過(guò)程對(duì)前體mRNA進(jìn)行了非完全性剪接，并且隨著剪接體組裝的推進(jìn)剪接程度逐漸更高。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于揭示選擇性剪接的調(diào)控機(jī)制具有重要的意義。
“我們用一種綠色染料標(biāo)記剪接體的一個(gè)元件，而用紅色染料標(biāo)記另一個(gè)元件。當(dāng)我們觀(guān)察到在綠色光點(diǎn)和紅色光點(diǎn)在RNA上聚合時(shí)，我們知道我們正在研究組裝的過(guò)程，”Gelles說(shuō)：“通過(guò)逐個(gè)觀(guān)察這些分子我們完成了對(duì)整個(gè)組裝過(guò)程各個(gè)階段的追蹤?！?/P>
“這是一項(xiàng)令人感到興奮的新技術(shù)，它能夠被廣泛應(yīng)用到研究大量的生物學(xué)問(wèn)題，”Gelles說(shuō)：“利用這一先進(jìn)的研究策略我們獲得了許多用過(guò)去的常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的研究成果?！?/P>
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