新分子标记工具实现活细胞超分辨率RNA成像

核糖核酸(RNA)是各种基本生物过程的关键。它传递遗传信息，将其翻译成蛋白质或支持基因调控。为了更详细地了解它所执行的精确功能，德国海德堡大学和卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员设计了一种新的荧光成像方法，使活细胞RNA成像具有前所未有的分辨率。

该方法使用一种新的分子标记的罗丹明结合适体来实现超分辨率成像技术。这种基于RNA的荧光标记与染料罗丹明结合使用。由于其独特的性质，标记和染料以非常特定的方式相互作用，这使得单个RNA分子发光。然后可以使用一种被称为单分子定位显微镜(SMLM)的超分辨率成像技术使其可见。由于缺乏合适的荧光标记，迄今为止，通过光学荧光显微镜对RNA的直接观察受到严重限制。

为此，研究人员开发了RhoBAST，RhoBAST本身是无荧光的，但通过一种非常特殊的方式结合在细胞通透的罗丹明染料上，它就会发光。研究人员称，“这导致RhoBAST染料复合物获得的荧光显著增加，这是获得优异荧光图像的关键要求。”

研究人员发现，每一个罗丹明染料分子在再次分离之前，都会与RhoBAST结合大约一秒钟。几秒钟之内，这个过程会随着新的染料分子重复进行。由于罗丹明只有在与RhoBAST结合后才会发光，标记和染料之间不断重复的结合导致了不断的“闪烁”。“这种‘开关切换’正是SMLM成像所需要的。

与此同时，RhoBAST系统解决了另一个重要问题。荧光图像是在激光照射下收集的，随着时间的推移，激光会破坏染料分子。快速的染料交换确保了光漂白染料被新鲜染料所取代。这意味着单个RNA分子可以被观察更长时间，这可以大大提高图像分辨率。

研究人员通过可视化肠道细菌(大肠杆菌)和培人类细胞内的RNA结构证明了RhoBAST作为RNA标记的卓越性能。并表示“可以使用超分辨率荧光显微镜来揭示以前不可见的亚细胞结构和涉及RNA的分子相互作用的细节。这将使我们对生物过程有一个全新的认识。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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