來自美國康奈爾大學(xué)Weill醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)表了題為“Fluorescence Imaging of Cellular Metabolites with RNA”的文章，通過一種修飾過的RNA：Spinach，對核小體中小分子代謝產(chǎn)物進(jìn)行了成像，從而能實(shí)時(shí)觀測這些代謝產(chǎn)物的變化。這項(xiàng)技術(shù)克服了常見GFP方法的缺點(diǎn)，將有可能革新目前代謝組的研究面貌，相關(guān)成果公布在Science雜志上。

文章的通訊作者是Weill醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)副教授Samie R. Jaffrey，他表示，“了解代謝產(chǎn)物活動(dòng)情況將能幫助我們更新，更有效的分析這些產(chǎn)物在疾病中的變化情況，從而找到能恢復(fù)病患代謝的新治療方法?！?/SPAN>

“細(xì)胞代謝物水平操控著許多細(xì)胞功能，正因此次，這些代謝物也是分析細(xì)胞在某一特定時(shí)間的活動(dòng)的強(qiáng)有力工具”。舉例來說，生物學(xué)家們已經(jīng)知道癌細(xì)胞中的代謝是不正常的，這些細(xì)胞能改變其葡萄糖的代謝，生成一些特殊降解產(chǎn)物，比如乳酸，產(chǎn)生不同的代謝譜。如果能了解這些代謝異常的機(jī)理，那么就能深入分析癌癥如何發(fā)生發(fā)展的。但是迄今為止，在活體中監(jiān)測代謝變化十分困難。

在這篇文章中，研究人員證明利用一種特殊的RNA序列，就能觀測到活細(xì)胞中代謝物的水平。這些RNAs就是“Spinach”RNA，這種RNA-熒光基團(tuán)復(fù)合物可用于追蹤細(xì)胞內(nèi)各種RNA的功能動(dòng)態(tài)，這提供了一個(gè)重要的研究工具，幫助了解RNA在生物學(xué)中的各種功能。

具體來說這一復(fù)合物是利用RNA能夠折疊形成復(fù)雜三維形狀的特性，構(gòu)建了兩個(gè)新結(jié)構(gòu)：其一能顯示特異形狀的合成RNA序列，另外一段與RNA結(jié)合后發(fā)射熒光的小分子。研究人員將這種RNA通過基因工程加入到細(xì)胞中，并使之在遇到特異性結(jié)合的代謝物的時(shí)候，才會打開，發(fā)出熒光信號。

在這項(xiàng)研究中，研究人員設(shè)計(jì)了5種代謝物的追蹤，包括ADP（ATP的產(chǎn)物，細(xì)胞的能量分子），SAM（S-腺苷甲硫氨酸，S-Adenosyl methionine，參與基因活性調(diào)控甲基化中）等。Jaffrey說，“在此之前，還未有人能觀察到這些代謝物在活細(xì)胞中的實(shí)時(shí)水平變化。”

同時(shí)研究人員還將RNA感應(yīng)器傳遞進(jìn)細(xì)胞，幫助他們在單細(xì)胞中分析靶標(biāo)代謝物的水平，“您能看到這些代謝物表達(dá)水平如何應(yīng)答通路信號，或者遺傳變化的，并且還能治療異常代謝的藥物。”

這種方法克服了常用的綠色熒光蛋白GFP檢測方面的缺點(diǎn)，GFP與其它蛋白能通過與代謝物結(jié)合蛋白的融合表達(dá)，用于檢測代謝，在某些情況下，代謝物的結(jié)合可以扭曲蛋白，影響熒光成像，但對于大多數(shù)代謝物來說，并不能與GFP融合成感應(yīng)器的合適蛋白。

通過利用RNAs作為代謝感應(yīng)器，這一問題就得到了解決，“RNA令人嘆服之處在于，從本質(zhì)上來說，其序列能結(jié)合到任何想要結(jié)合的小分子上面，而且在兩個(gè)星期的時(shí)間內(nèi)就能完成?！?/SPAN>

這種方法將能幫助科學(xué)家們分析任何小分子代謝物在細(xì)胞中的變化，而且經(jīng)過研究人員的進(jìn)一步探索，這一技術(shù)還可以用于檢測活細(xì)胞中的蛋白，和其它分子。

除了基礎(chǔ)研究以外，這一技術(shù)還可以用于臨床研究，Jaffrey表示他們對于大腦神經(jīng)細(xì)胞中代謝物變化十分感興趣，希望能由此開發(fā)出治療自閉癥之類疾病的新方法。