《科学》:显微技术首次揭示蛋白质何时何地制造 蝇卵母荧光

现代化研

作者：James M. Halstead

来源：《科学》

发布时间：2015/4/10 15:35:38

显微技术首次揭示蛋白质何时何地制造

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１５－3月20日的《科学》杂志上。

据物理学家组织网15-3月20日（北京时间）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。（常丽君）

http://www.sciencemag.org/content/347/6228/1367.abstract