一種新的顯微技術(shù)允許實時研究活細胞中的RNAG-四鏈體，這對對抗肌萎縮側(cè)索硬化癥具有重要意義。
肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)，通常被稱為盧蓋里格病和斯蒂芬霍金病，是一種神經(jīng)退行性疾病，導致對身體肌肉逐漸失去控制。它目前是無法治愈的，并且在超過90%的病例中尚不清楚該疾病的原因-盡管遺傳和環(huán)境因素都被認為涉及。
北海道大學高級生命科學學院的AkiraKitamura博士和瑞典KTH皇家理工學院的JerkerWidengren教授的研究小組開發(fā)了一種新技術(shù)，能夠?qū)崟r檢測活細胞中RNA的特征結(jié)構(gòu)。該技術(shù)基于熒光顯微鏡光譜，發(fā)表在《核酸研究》雜志上。
被認為參與ALS發(fā)展的遺傳因素之一是形成四鏈結(jié)構(gòu)的特定RNA序列，稱為G-四鏈體。通常，這些結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)基因的表達。然而，人類9號染色體的突變導致G-四鏈體的形成，這可能在包括ALS在內(nèi)的神經(jīng)退行性疾病中發(fā)揮作用。
了解G-四鏈體在疾病中的確切作用的最大障礙之一是實時研究它們在活細胞中的形成和位置的局限性。北村和拓寬小組成功地開發(fā)了一種簡單，強大且廣泛適用的技術(shù)來解決現(xiàn)有問題。
該技術(shù)追蹤一種名為AlexaFluor647(AF647)的花青染料。當標記為RNA時，染料的熒光閃爍狀態(tài)隨著RNAG-四鏈體的形成而改變。這些小組使用稱為TRAST(TRAnsientSTate)監(jiān)測的顯微鏡技術(shù)分析了AF647標記的RNA，以實時檢測這種熒光閃爍。
“從視覺上看，熒光強度的時間分辨變化表現(xiàn)為閃爍，”Kitamura在描述該技術(shù)時說。“在TRAST中，我們將細胞暴露于光強度變化的特定模式中，并測量細胞中RNA結(jié)合染料在特定時間間隔內(nèi)發(fā)出的熒光的平均強度。通過測量閃爍特性的變化，我們可以區(qū)分細胞內(nèi)RNA的結(jié)構(gòu)。
該團隊在實驗室條件下校準了他們的實驗，準確確定了與RNAG-四鏈體對應(yīng)的熒光閃爍。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，他們能夠使用TRAST確定RNAG-四鏈體在活細胞中的位置。
這項工作證明，花青染料可以為活細胞中RNAG-四鏈體的折疊狀態(tài)提供靈敏的讀出參數(shù)，甚至對于單細胞也是如此。反過來，這允許在細胞內(nèi)水平上實時研究疾病中的RNAG-四鏈體的可能性。它也可以用于研究細胞中蛋白質(zhì)的折疊和錯誤折疊。
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