研究实现实时观测RNA剪接

近日来自美国布兰迪斯大学Jeff Gelles实验室的研究人员开发了一项新技术，利用激光对前体mRNA分子的剪接过程进行了研究。这一研究论文在线发布3月11日的《科学》（Science）杂志上。 RNA剪接是真核细胞基因表达中非常重要的一个生物过程，通过RNA剪接，可以产生许多具有功能的，带有编码信息的mRNA，对生物的发育及进化至关重要。而剪接体（spliceosome）则是整个剪接反应的关键执行者。 “了解这些剪接体在细胞中的作用机制具有非常重要的意义，”论文的第一作者，布兰迪大学的访问学者Aaron A. Hoskins说道：“首先有利于我们深入地了解基本生物学过程，比如人类是如何产生的？此外，还能帮助我们了解与这些剪接体相关的疾病发生的机理。通过了解这一过程，研究者们或许最终能开发出修复错误剪接过程的疾病治疗策略。” 这一研究成果是三个研究小组历时5年协作而获得的。除了Hoskins，其他的作者还包括生物化学和分子药理学系教授Gelles，他的实验室在这一研究中负责开发多重激光成像系统；生物化学系资深科学家Larry Friedman，他在构建这一精细显微镜的过程中做出了突出的贡献；霍华德•休斯医学研究所调查员、麻省大学医学院生物化学和分子药理学系教授、哥伦比亚大学化学系Virginia Cornish实验室成员Melissa J. Moore，他的实验室合成能结合剪接体蛋白的特异染料。 “基因组DNA就像一个压缩文件，在有限的空间内保存着大量的信息，”Hoskins说：“细胞则是通过剪接这一机制解压读取其中的遗传信息。” 在这篇文章中，研究人员利用酵母基因工程技术、化学生物学方法结合他们开发的新型多波长荧光显微镜对全细胞抽提物中的单个剪接体组装过程进行了追踪。研究人员证实单个剪接体亚成分可过一种有序的方式结合在前体mRNA分子上形成功能性的剪接体，并且每个亚成分的结合均可逆转。在进一步的研究中，Hoskins等证实早期亚成分结合过程对前体mRNA进行了非完全性剪接，并且随着剪接体组装的推进剪接程度逐渐更高。这一发现对于揭示选择性剪接的调控机制具有重要的意义。 “我们用一种绿色染料标记剪接体的一个元件，而用红色染料标记另一个元件。当我们观察到在绿色光点和红色光点在RNA上聚合时，我们知道我们正在研究组装的过程，”Gelles说：“通过逐个观察这些分子我们完成了对整个组装过程各个阶段的追踪。” “这是一项令人感到兴奋的新技术，它能够被广泛应用到研究大量的生物学问题，”Gelles说：“利用这一先进的研究策略我们获得了许多用过去的常规方法难以实现的研究成果。”（来源：生物通何嫱）