近日，中國科學(xué)院北京生命科學(xué)研究院研究員李幸團(tuán)隊與美國康奈爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授Samie R. Jaffrey合作，以Research Article形式，在《德國應(yīng)用化學(xué)》上，在線發(fā)表了研究論文Engineering fluorophore recycling in a fluorogenic RNA aptamer。該研究描述了一種用于西蘭花熒光適配體的新型熒光團(tuán)——熒光蛋白存在不可逆的熒光漂白現(xiàn)象，與之相比，熒光響應(yīng)RNA適配體的特征是能夠非共價且可逆地結(jié)合同源熒光基團(tuán)，從而避免熒光漂白，實現(xiàn)熒光恢復(fù)。小分子配體與RNA適配體的結(jié)合一般涉及三個動力學(xué)過程——結(jié)合、變構(gòu)、解離。這三個過程周而復(fù)始，構(gòu)成小分子配體RNA適配體結(jié)合和解離的動力學(xué)循環(huán)，并完成熒光恢復(fù)。

基于循環(huán)速率由k_on、k_iso和k_off決定的原理，李幸課題組與合作者在Broccoli RNA晶體結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)下發(fā)展了一種小分子RNA探針TBI，可高效提升靶標(biāo)熒光RNA的“循環(huán)速率”。TBI可“三管齊下”：提高順式TBI結(jié)合Broccoli的k_on；降低TBI在Broccoli口袋中的k_iso；提高反式TBI脫離Broccoli的k_off?；诖?，TBI小分子配體實現(xiàn)了在Broccoli口袋中的快速循環(huán)和緩慢光異構(gòu)，從而提高光穩(wěn)定性和熒光RNA信號輸出。此外，TBI具有低細(xì)胞背景，與Broccoli結(jié)合強(qiáng)，增強(qiáng)Broccoli折疊性等特點，從而實現(xiàn)了活細(xì)胞內(nèi)RNA的高靈敏追蹤。

研究團(tuán)隊系統(tǒng)性地開發(fā)了具有低背景、高亮度、高選擇性、光穩(wěn)定、快速探針循環(huán)、RNA結(jié)合性和折疊性強(qiáng)的RNA成像探針和技術(shù)。這種RNA成像手段為解析高等動物體內(nèi)的RNA時空分布和功能等信息提供了強(qiáng)有力的工具，有助于闡釋RNA相關(guān)生命過程；有望應(yīng)用于RNA疾病。此外，RNA靶向小分子的設(shè)計思路為其他小分子配體-生物大分子的設(shè)計思路提供了參考。

研究工作得到北京生科院啟動基金、美國國立衛(wèi)生研究院等的支持。

論文鏈接

圖1.TBI小分子探針的設(shè)計思路

圖2.小分子探針TBI在結(jié)合Broccoli RNA時顯示出快速的結(jié)合速率（k_on），緩慢的異構(gòu)速率（k_iso）和快速的解離速率（k_off）

圖3.TBI小分子在結(jié)合RNA時顯示出高的循環(huán)速率、光穩(wěn)定性、緩慢光異構(gòu)和長程成像能力

來源： 北京生命科學(xué)研究院