近日，上海市细胞代谢光遗传学技术前沿科学研究基地、华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室教授杨弋团队在RNA光遗传学控制技术研究中取得突破。相关研究在线发表于《自然·生物技术》。
生物遗传中心法则是指遗传信息从DNA传递至RNA，再从RNA传递至蛋白质，即完成遗传信息转录和翻译的过程。细胞内的RNA像蛋白质一样，具有复杂的高级结构与相互作用，具有特定的时间、空间分布及不同的转录后修饰状态，复杂而精确地执行丰富多彩的生物学功能。
“与蛋白质研究相比，人们对细胞内RNA时间、空间分布及其功能的研究仍然有些滞后。”论文第一作者、华东理工大学生物工程学院博士刘韧玫说，“其中，一个重要的原因是缺乏可以在活细胞内对RNA分子进行实时监测与精密控制的技术。”
在RNA监测技术研究方面，杨弋与华东理工大学教授朱麟勇组成的交叉学科联合攻关团队此前发展了系列高性能荧光RNA，在国际上首次实现了动物细胞内不同种类RNA的标记与无背景成像，解决了活细胞RNA实时标记与成像的难题。在RNA控制技术研究方面，杨弋团队此前发展了系列光控转录系统，实现RNA生成时间和空间的精密控制。
“然而，活细胞RNA在转录后还有一系列的代谢行为，如剪接、修饰、运输、翻译、降解等，它们对RNA发挥正常生物学功能同样至关重要。因此，发展活细胞RNA转录后代谢精密控制技术将会极大促进人们对于RNA的复杂功能与调控机制的解析。”杨弋说。
通过合成生物学理性设计并结合全新的高通量筛选策略，研究团队构建了国际上首个人工合成的光控RNA结合蛋白LicV，将LicV与不同的RNA效应结构域融合，分别获得光控RNA剪接因子、光控RNA定位因子、光控RNA翻译因子以及光控RNA降解因子。他们利用这些光控RNA效应因子实现了活细胞RNA剪接、运输、翻译、降解等转录后代谢时间和空间的精密控制。此外，研究团队还实现了基因位点的高亮度与可逆标记。