研究人员在活的人类细胞中观察四螺旋DNA

2022-02-25 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:834 /
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来自英国和西班牙的一组科学家已经证明,一种叫做荧光寿命成像显微术的技术结合荧光探针可以识别活细胞细胞核内的四链“四螺旋”脱氧核糖核酸结构。用DAOTA-M2探针染色的活细胞中核DNA的荧光寿命成像显微图;颜色代表9(红色)到13(蓝色)纳秒之间的荧光寿命。比例尺& # 8211;......

来自英国和西班牙的一组科学家已经证明,一种叫做荧光寿命成像显微术的技术结合荧光探针可以识别活细胞细胞核内的四链“四螺旋”脱氧核糖核酸结构。

Fluorescence lifetime imaging microscopy map of nuclear DNA in live cells stained with the DAOTA-M2 probe; colors represent fluorescence lifetimes between 9 (red) and 13 (blue) nanoseconds. Scale bars - 20 µm. Image credit: Summers et al., doi: 10.1038/s41467-020-20414-7.

用DAOTA-M2探针染色的活细胞中核DNA的荧光寿命成像显微图;颜色代表9(红色)到13(蓝色)纳秒之间的荧光寿命。比例尺& # 8211;20 m .影像学分:Summers等,doi:10.1038/s 14467-020-20414-7。

富含鸟嘌呤的脱氧核糖核酸序列可以折叠成称为G-四链体的四链螺旋组装体。

这些结构与许多重要的生物学过程有关,如端粒维持、转录、翻译和复制。

“不同的DNA形状将对所有涉及它的过程产生巨大影响& # 8212;例如阅读、复制或表达遗传信息,”联合首席作者本·刘易斯博士说,他是伦敦帝国理工学院和MRC伦敦医学科学研究所的研究员。

“越来越多的证据表明,G-四链体在多种对生命至关重要的过程以及一系列疾病中发挥着重要作用,但缺失的一环是直接在活细胞中成像这种结构。”

“G-四链体在细胞内很少见,这意味着检测这类分子的标准技术很难具体检测出来。”

“这就像大海捞针,但针也是干草做的。”

为了解决这个问题,刘易斯博士和他的同事使用了一种叫做DAOTA-M2的化学探针,这种探针在G-四链体存在的情况下会发出荧光,但是他们没有监测荧光的亮度,而是监测这种荧光持续的时间。

这个信号不依赖于探针或G-四链体的浓度,这意味着它可以用来明确地可视化这些稀有分子。

“通过应用这种更复杂的方法,我们可以消除阻碍这种脱氧核糖核酸结构的可靠探针开发的困难,”联合高级作者、伦敦帝国理工学院的研究员玛丽娜·库伊莫娃博士说。

作者用他们的探针研究了G-四链体与两种解旋酶蛋白的相互作用& # 8212;“解开”DNA结构的分子。

他们表明,如果去除这些解旋酶蛋白,会出现更多的G-四链体,这表明解旋酶在解旋中起作用,从而分解G-四链体。

“过去,我们不得不依靠观察这些解旋酶作用的间接迹象,但现在我们直接在活细胞内观察它们,”联合资深作者让·巴普蒂斯特·瓦尼耶博士说,他是伦敦帝国理工学院和伦敦医学科学研究院的研究员。

该团队还研究了其他分子与活细胞中的G-四链体相互作用的能力。

如果引入细胞的分子与这种DNA结构结合,就会取代DAOTA-M2探针,缩短其寿命;荧光持续多长时间。

这使得在活细胞的细胞核内研究相互作用成为可能,并使更多的分子,如那些没有荧光且在显微镜下看不到的分子,得到更好的理解。

“许多研究人员对G-四链体结合分子作为治疗癌症等疾病的潜在药物的潜力感兴趣,”联合资深作者、伦敦帝国理工学院研究员拉蒙·维拉教授说。

"我们的方法将有助于增进我们对这些潜在新药的了解。"

该团队的论文发表在《自然通讯》杂志上。

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萨默斯等人,2021年。通过荧光寿命成像显微镜观察活细胞中的G-四链体DNA动力学。国家通信12,162;doi:10.1038/s 14467-020-20414-7


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