用激光對前體mRNA分子剪接過程進行研究
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近日來自美國布蘭迪斯大學Jeff Gelles實驗室的研究人員開發(fā)了一項新技術，利用激光對前體mRNA分子的剪接過程進行了研究。這一研究論文在線發(fā)布3月11日的《科學》(Science)雜志上。
RNA剪接是真核細胞基因表達中非常重要的一個生物過程，通過RNA剪接，可以產(chǎn)生許多具有功能的，帶有編碼信息的mRNA，對生物的發(fā)育及進化至關重要。而剪接體(spliceosome)則是整個剪接反應的關鍵執(zhí)行者。
“了解這些剪接體在細胞中的作用機制具有非常重要的意義，”論文的第一作者，布蘭迪大學的訪問學者Aaron A. Hoskins說道：“首先有利于我們深入地了解基本生物學過程，比如人類是如何產(chǎn)生的?此外，還能幫助我們了解與這些剪接體相關的疾病發(fā)生的機理。通過了解這一過程，研究者們或許最終能開發(fā)出修復錯誤剪接過程的疾病治療策略?！?/P>
這一研究成果是三個研究小組歷時5年協(xié)作而獲得的。除了Hoskins，其他的作者還包括生物化學和分子藥理學系教授Gelles，他的實驗室在這一研究中負責開發(fā)多重激光成像系統(tǒng);生物化學系資深科學家Larry Friedman，他在構建這一精細顯微鏡的過程中做出了突出的貢獻;霍華德•休斯醫(yī)學研究所調查員、麻省大學醫(yī)學院生物化學和分子藥理學系教授、哥倫比亞大學化學系Virginia Cornish實驗室成員Melissa J. Moore，他的實驗室合成能結合剪接體蛋白的特異染料。
“基因組DNA就像一個壓縮文件，在有限的空間內(nèi)保存著大量的信息，”Hoskins說：“細胞則是通過剪接這一機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、化學生物學方法結合他們開發(fā)的新型多波長熒光顯微鏡對全細胞抽提物中的單個剪接體組裝過程進行了追蹤。研究人員證實單個剪接體亞成分可過一種有序的方式結合在前體mRNA分子上形成功能性的剪接體，并且每個亞成分的結合均可逆轉。在進一步的研究中，Hoskins等證實早期亞成分結合過程對前體mRNA進行了非完全性剪接，并且隨著剪接體組裝的推進剪接程度逐漸更高。這一發(fā)現(xiàn)對于揭示選擇性剪接的調控機制具有重要的意義。
“我們用一種綠色染料標記剪接體的一個元件，而用紅色染料標記另一個元件。當我們觀察到在綠色光點和紅色光點在RNA上聚合時，我們知道我們正在研究組裝的過程，”Gelles說：“通過逐個觀察這些分子我們完成了對整個組裝過程各個階段的追蹤?！?/P>
“這是一項令人感到興奮的新技術，它能夠被廣泛應用到研究大量的生物學問題，”Gelles說：“利用這一先進的研究策略我們獲得了許多用過去的常規(guī)方法難以實現(xiàn)的研究成果?！?/P>
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