Lasere, brugerdefinerede mikroskop viser gensplejsningsprocessen i realtid

Forskere har skabt en ny måde at se processen, hvorved gener splejses i realtid inde i en levende organisme. Teknikken kombinerer et specialbygget mikroskop, lasere og fluorescerende farvestoffer for at visualisere de molekylære begivenheder, der opstår, når et gen omdannes til et protein.

"Dette er en helt ny måde at afbilde RNA-splejsning ved høj opløsning i levende celler," sagde Xiaoliang Sunney Xie, Howard Hughes Medical Institute-forsker ved Harvard University og seniorforfatter til en undersøgelse, der beskriver den nye metode, som blev offentliggjort 1. november 2018 , i tidsskriftet Nature. "Det er et stort konceptuelt fremskridt."

Gensplejsning er et afgørende skridt i produktionen af ​​proteiner, cellernes arbejdsheste. Under splejsning skæres introner, ikke-kodende segmenter af RNA, ud af et molekyle af messenger-RNA (mRNA), og de resterende exoner splejses sammen for at skabe en kodende sekvens. Denne proces kan producere flere proteiner fra et enkelt gen.

Fejl i splejsning er forbundet med en række genetiske sygdomme. For eksempel kan mutationer, der påvirker splejsningssteder, forårsage spring eller inklusion af exoner, hvilket fører til produktion af unormale proteiner.

For at visualisere splejsning i levende celler byggede forskerne et specialfremstillet mikroskop og kombinerede det med lasere og fluorescerende farvestoffer. Laserne ophidser farvestofferne, som binder til specifikke RNA-sekvenser, hvilket gør det muligt for forskerne at spore RNA-molekylernes bevægelser i realtid.

"Vi kan nu se splejsning ske på individuelle RNA-molekyler," sagde Xie. "Vi kan faktisk visualisere, hvordan et enkelt RNA-molekyle folder og bevæger sig i en celle."

Ved hjælp af den nye teknik har forskerne allerede gjort en række vigtige opdagelser om splejsning. For eksempel har de fundet ud af, at splejsning er en meget mere dynamisk proces end tidligere antaget. De har også opdaget, at splejsning reguleres af en række proteiner, der binder til RNA og kontrollerer dets foldning.

Den nye teknik forventes at give et væld af ny information om splejsning og dens rolle i genekspression og sygdom.

"Dette er et kraftfuldt værktøj, som vi kan bruge til at studere splejsning på en måde, som aldrig var mulig før," sagde Xie. "Vi er spændte på at se, hvad vi kan lære med det."

Ud over Xie er andre forfattere af papiret de første forfattere Xiaokun Shu og Xiaojie Zhou, begge fra Harvard University, og Yonggang Sun fra Peking University.