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文章背景簡介  

BACKGROUND INTRODUCTION

生物遺傳中心法則是指遺傳信息從DNA傳遞給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質，即完成遺傳信息的轉錄和翻譯。RNA，特別是眾多非編碼RNA在多種細胞活動中發揮著重要作用。RNA能在細胞內的特定時間和位置表現出復雜的動力學和功能，這些動力學包括其表達、降解、易位、剪接和其他化學修飾的變化。

RNA結合蛋白（RBP）在RNA生物學功能發揮過程中承擔著至關重要的作用。除了自然界存在RNA結合蛋白以外，人們還利用合成生物學原理將具有不同功能的結構域與RNA結合蛋白結合起來，合成了具有全新功能的RNA結合蛋白。然而，無論是自然界存在或者是人工合成的RNA結合蛋白，它們的活性很難被調控。因此，發展活性可控的RNA結合蛋白將有望實現對活細胞RNA的控制。

光是一個理想的觸發器，因為它很容易獲得，高度可調，無毒，最重要的是，具有高時空分辨率。在一些研究中，研究人員嘗試通過使用紫外線控制RNA功能。從而實現了對基因表達、核酶活性、CRISPR－Cas功能和蛋白質－RNA交聯的光學控制。然而，生物學家對這些方法的接受程度有限，這可能是因為紫外線輻射的毒性以及RNA合成相關的技術復雜性。RNA 功能可能由基因編碼的光開關RBP進行光遺傳學控制。光遺傳學是一種新興技術，基因編碼的光開關蛋白具有靈活、高時空精度的特點。在真核細胞中，許多蛋白質被認為具有RBP的功能，它們控制著RNA代謝的幾乎所有方面，包括轉錄、加工、翻譯、周轉和細胞定位。然而，關于天然光控制RBP的報道極為罕見。

2022年1月3日，華東理工大學Renmei Liu等在《Nature Biotechnology》（生物1區IF＝54．908）發表了題為“Optogenetic control of RNA function and metabolism using engineered light－switchable RNA－binding proteins ”的文章。該研究基于合成生物學及光遺傳學原理并結合全新的高通量篩選策略成功構建了系列光控RNA效應因子，實現了動物細胞內RNA生成、剪接、運輸、翻譯、降解等代謝活動的時空精密控制。

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所用到的主要方法

METHODS  

1． 蛋白質表達和純化

2． 光譜分析

3． 分子排除色譜

4． 細胞培養和轉染

5． 雙分子熒光互補技術BiFC

6．  RT－qPCR

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文章主要內容摘要

ABSTRACT

RNA結合蛋白（RBP） 在細胞環境調節RNA功能方面發揮著重要作用，但我們在時間和空間上控制RBP活性的能力是有限的。本實驗中描述了LicV 工程，這是一種可光切換的RBP，它與特定的RNA序列結合以響應藍光照射。當與各種RNA效應器融合時，LicV允許對細胞培養中的RNA定位、剪接、翻譯和穩定性進行光遺傳學控制。此外，LicV 輔助的CRISPR－Cas系統允許對轉錄和基因組位點標記進行有效和可調的光開關調節。這些數據表明，光可切換RBP LicV，從而可以作為可編程支架，用于合成RNA 效應器的時空控制。

本文中構建了國際上首個人工合成的光控RNA結合蛋白LicV，并將LicV與CRISPR－Cas系統結合起來，發展了全新的LA－CRISPR系統。

       原文標題 : 光控RNA聯合CRISPR-Cas技術，可時空精確操縱活細胞的RNA代謝與功能