近年来，随着生物学研究的飞速发展，RNA在生命活动中所行使的多种生物功能及作用机制不断获得深入解析。过去科学家们认为RNA的功能仅仅是参与蛋白质生物合成，然而越来越多的研究数据表明细胞中存在着多种不同类型的RNA，这些 RNAs在参与蛋白质的合成之外，还可对细胞内信号传导和基因表达起重要的调控作用。因而开发出新的技术实现对RNA功能动态的实时观察对于解开与RNA相关的人类生命活动及疾病无疑具有重要的意义。近期来自美国的两个研究小组分别在Nature、Science杂志上发表了突破性的RNA检测技术。
Metabolic labeling of RNA uncovers principles of RNA production and degradation dynamics in mammalian cells
来自美国哈佛-麻省理工博德研究所的科学家们开发了一种具有高分辨率及广泛适用特性的新技术用于追踪细胞内的RNA动态。研究人员称这项新技术为科学家们了解那些必需RNA分子的生命过程开启了多个新窗口，并将帮助他们了解细胞中的异常分子事件。相关研究
论文在线发布在《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。
细胞内RNA的合成与降解过程通常处于一个相对平衡状态，从而导致RNA水平亦处于动态变化中。在对某些刺激产生反应的过程中细胞内RNA分子水平总是相应地发生变化。Regev与同事们共同开发出一种新方法通过检测RNA生成与降解的数量对RNA生命过程的几个不同阶段进行了解析。在新研究中，科学家们选择了树突状细胞（一种参与介导免疫反应的细胞）作为检测模型。他们将这些树突状细胞暴露在一种类似病原体的刺激物中，进而检测了细胞处理前后的RNA改变。
在新研究中，研究人员针对地检测了特异的树突状细胞所有基因的表达改变。新技术具有的广泛适用度及特异性确保了研究人员对全过程中RNA水平的变化进行了系统的观察。科学家们利用一种现有技术结合适用于mRNA分子计数的新测序方法追踪了新生成RNA分子的生命过程。进而科学家们获得了mRNA剪接或加工过程两个步骤之间的一些意外的研究发现。“这就是测序的优点：它能使你获取到意料之外的广阔的景象，”Regev说。
新技术的一个关键特征是能够使研究人员在非常短的时间间隔中获取RNA水平的“快照”。将这些快照串联在一起不仅能够揭示RNA水平变化的机制，还适用于其他方法无法实现的对短时、间期RNA生命过程的检测。“这为我们进入RNA世界开启了多个窗口，”Amit说。
“这项新技术将在未来广泛应用到疾病的研究中，例如用于解析在
癌症或其他疾病中影响RNA生命过程的突变基因。在过去即使我们知道存在着基因突变，并对该基因的功能持有质疑，却仍然很难在细胞的这些过程中对突变的效应进行检测，”Regev说：“我们期望这项新技术能够帮助其他研究人员更深入地了解基因突变扰乱RNA水平，进而影响蛋白质合成的机制。”
RNA Mimics of Green Fluorescent Protein
近日来自美国威尔康乃尔医学院（Weill Cornell Medical College ）的研究人员称他们开发了一种可以跟GFP蛋白媲美的新型荧光工具，这种被命名为“Spinach”的RNA-荧光基团复合物可用于追踪细胞内各种RNA的功能动态。这一新技术将帮助推动科学家们揭开与人类生命活动及疾病相关的RNA的神秘面纱。
在过去的几年里，RNA分类研究不断取得突破性进展，在揭开编码蛋白质的信使RNA(mRNA)之后，研究人员又发现了多种影响翻译及基因表达的“非编码”RNAs，并证实某些情况下这些RNAs可直接与蛋白质结合对其功能进行调控。然而一直以来科学家们对于这些RNAs的作用机制却知之甚少。
鉴于GFP蛋白在细胞内蛋白质功能研究中的广泛应用，Jaffrey研究小组提出了一个奇妙的设想：能否开发出一种具有GFP相似功能的荧光RNA复合物，用于细胞内RNAs动态研究。
在新研究中，Jaffrey研究小组的科研人员利用RNA能够折叠形成复杂三维形状的特性，构建了两个新实体（entities，生物通译）：一段显示特异形状的合成RNA序列，以及一个与RNA结合后发射荧光的小分子。“在这一研究中，我们面临着两个巨大的挑战，”Jaffrey博士说：“第一是要获得能够激活小分子的RNA序列，第二则是要找到能够进行时间控制且对细胞无毒性作用的荧光小分子。
Jaffrey等对多种分子进行了尝试性实验，其中大部分由于会与细胞膜上的油脂结合发射荧光或本身具有细胞毒性而无法将其用于构建理想的荧光分子。最终，研究人员发现GFP蛋白中就包含了他们一直想寻找的分子——一种荧光基团。于是研究人员根据这一荧光基团的形状合成了一些化学分子，并在随后构建了一条能够衔接这些化学分子的人工RNA序列。研究人员将他们第一个成功构建的“RNA-荧光基团”复合物命名为“Spinach”。在进一步的实验中，研究人员再度成功构建出与Spinach发射不同荧光波长的多个“RNA-荧光基团”复合物。
目前威尔康乃尔医学院的研究人员已开始利用Spinach追踪细胞中的非编码RNAs。“我们实验室长期以来致力于解析RNA运输及移位缺陷与儿童发育性疾病之间的关系，通过Spinach，我们观察到在细胞压力应激反应中一种非编码RNA发生了快速的积聚。”Jaffrey博士说：“我们希望通过Spinach能够更深入地了解细胞中的RNA运输机制，以及它们在疾病中的受累情况。”
（生物通：何嫱）
作者：
2011-8-5