最近，新葡萄8883国际官网生物医学工程系陈匡时">陈匡时课题组研制出一种能在活细胞中检测单个RNA的分子探针，该研究成果已发表于Biomaterials，题目名为“Single-Molecule Detection and Tracking of RNA Transcripts in Living Cells Using Phosphorothioate-Optimized 2’-O-Methyl RNA Molecular Beacons”。链接:  http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961216301958

完全阐明RNA分子在活细胞内的表达、转运和定位，以及它们与疾病发生发展的关系, 至今仍然是一项挑战。MS2-GFP系统是目前在活细胞内检测单分子RNA的主要工具，对于研究细胞生理以及疾病的早期发生与发展机制具有重要的意义。但是该系统具有荧光弱、背景信号高以及分子量大的缺点，对进一步深入研究RNA 在细胞中的功能、活性以及与其它大分子交互作用的贡献有限。另一种可标记RNA的技术——分子信标(molecular beacons, MB)，是一种可形成茎环结构的寡核苷酸探针 (图1A)，具有能与目的RNA结合后茎结构解离并能释放荧光的特性。然而研究证实， 普遍使用的MB (由DNA 或是2’O-Methyl RNA (2Me) 组成)被导入细胞质后会迅速被细胞核吸收，并被核内的核酸酶降解，引起高达60%的假阳性信号，从而使细胞中的RNA无法被准确地检测(图1B)。

图1：传统分子信标。 A) 分子信标与目的RNA互补的前后变化。B) 无义分子信标在进入细胞后迅速在细胞核中释放假阳性信号。

通过优化MB 寡合干酸的化学组成，陈匡时">陈匡时实验室成功研制出具有2Me 以及phosphorothioate (PS) 两种化学修饰的分子信标 (2Me/PSLOOP MB)。该探针具有分子量小 （10,000 Da）、稳定性高、高信号背景比、高准确性、无毒性以及不干扰基因表达等优点，在宽敞显微镜下可检测单一RNA 在细胞核以及细胞质中的动态行为（图2A, B）。新型分子信标技术的应用有望帮助研究者对目的RNA在不同细胞器的表达、转运以及定位进行更深入的阐述。

图2A：细胞中新型分子信标和原位杂交技术(smFISH)在不同时间点的RNA单分子成像比较。图2B:分子信标在活细胞中的细胞核与细胞质单分子示踪mRNA

该工作的第一作者是赵丹。杨艳涛、曲娜、陈明明、马昭等学生为工作的顺利完成做出重要贡献。通讯作者为新葡萄8883国际官网陈匡时">陈匡时特聘研究员。该工作得到了国家自然基金、北京市自然科学基金的资助。