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显微技术首次揭示蛋白质何时何地制造


2015-04-02 来源:高品计量 浏览:551次
    美国叶史瓦大学阿尔伯特·爱因斯坦医学院与国际合作者共同开发出一种新奇的荧光显微技术,第一次显示了蛋白质是何时何地制造出来的。当信使RNA分子(mRNAs)在活细胞中被转译成蛋白质时,研究人员能直接观察到单个的mRNAs。相关论文发表在3月20日的《科学》杂志上。
  
  据报道,这一技术称为TRICK(即利用外壳蛋白减少实现转译RNA成像)。经过在活的人体细胞和果蝇中进行实验,研究人员认为,该技术有助于揭示“违规”的蛋白质合成在发育异常和人类疾病过程中起了哪些促进作用,包括与老年痴呆症和与记忆紊乱有关的疾病。
  
  以往人们无法确切知道mRNAs在何时何地被转译成蛋白质。该研究共同负责人、爱因斯坦医学院格鲁斯·利帕生物光子学中心副主管罗伯特·辛格说:“这种能力对研究疾病的分子基础非常关键,比如在神经退化过程中,脑细胞中的蛋白质合成失调会导致记忆缺失。”
  
  制造蛋白质的指令在细胞核基因中编码,指令会带来真实的蛋白质。这包括两个步骤:第一步叫做“转录”,由mRNAs“读取”基因DNA,然后这些mRNAs从细胞核出来进入细胞质,粘附到一种核糖体结构上,在这里进行第二步——蛋白质合成:以粘附在核糖体上的mRNAs为模板,构建蛋白质。
  
  为了将转录可视化,辛格和同事利用了第一轮转录过程中的一个关键事件:核糖体要与mRNAs粘在一起,必须替换mRNAs上的一种RNA结合蛋白。他们合成了含有两个荧光蛋白(一红一绿)mRNAs副本。在细胞核中,mRNAs有红绿两个蛋白标记显出黄色,进入细胞质后,会根据情况改变颜色。
  
  在mRNAs结合核糖体时,核糖体会取代mRNAs的绿色荧光蛋白而使其显出红色,所以与核糖体成功结合的mRNAs显红色,并将被转译成蛋白质;同时,未转译的是黄色。
  
  在实验这一技术时,德国合作人员研究了果蝇卵母细胞中一种叫做oskar基因的mRNAs的表达。他们给oskar的mRNAs标记了红色和绿色荧光蛋白,然后插入果蝇的卵母细胞核中。
  
  “利用TRICK技术,oskar的mRNAs在到达卵母细胞的后极以后才被转录。”辛格说,“以前我们对此还有怀疑,现在有了确切的证据。下一步,我们将利用这一技术来剖析mRNAs转录过程中的一连串调控事件。” 
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