专家解析新技术：如何实时观测RNA运动

　　

生物通报道：随着对细胞生理研究的逐渐深入，科学家们开始解析单个细胞的行为，这是因为即使是同样的遗传物质，同样的周边环境，这些细胞还是会朝着不同的方向发展，有时还会生成不同的功能，而且单个细胞的变化还关系到癌症，神经疾病等疾病。

然而要分析单个细胞，却不是那么容易的事情，在基因表达分析中占据主要位置的DNA芯片这种分析方法，由于灵敏度不够，所以不足以发现单个细胞水平上的差异，但是从单个细胞中挑选少量RNAs，或者蛋白也不容易做到，而且如果还要分析细胞的动力学因素，那就不只是繁琐实验的问题，还需要物理学，机械学，和生物学的多方配合。

来自爱因斯坦医学院的细胞生物学教授Robert Singer希望能了解mRNAs通过细胞核核孔中进入细胞质的具体过程，但是传统的显微技术并不能实时追踪到这个过程，因此Singer教授想出了一个新方法，观察活细胞中RNA的运动情况。

首先Singer教授用黄色荧光蛋白标记mRNA分子，用红色荧光蛋白标记核孔，通过高速摄像机将mRNA分子通过核孔的过程拍摄下来，从而揭示了mRNA分子如何通过核孔从细胞核进入细胞质的动态机制。这是研究人员第一次在活细胞中实时观察分子的膜孔转运。这项研究也发现了与之前认知不同的结果：mRNA迅速地通过了核孔，缓慢地停泊在细胞核的边缘等待释放进入细胞质，具体而言是单个mRNA分子在到达核孔后会等待80毫秒，然后在5毫秒的时间内快速通过核孔，最后分子在核孔的另一边又等待80毫秒然后才被释放到细胞质。

在此之前，显微镜的分辨率仅为200nm，这意味着活细胞中小于这一范围的分子无法被分辨。而通过这项新技术，研究人员将显微镜的分辨率提高了10倍，成功地区分了大小仅为20nm的分子。

这一方法的优点是测量精度提到了纳米级，缺点是这种成像方法中用到的两个相机拍摄必须完全对齐，这并不是个简单的工作。

Singer教授研究组在观察基因转录，分子运动方面获得了许多成果，比如他们曾首次亲眼目睹了活组织中的基因转录过程，这也是借助了高级荧光成像技术，他们量化测量了RNA聚合酶在活哺乳类动物细胞中实施遗传转录的动力学过程，从而将更高级生物中的基因转录机理分析提高到了一个新水平，并且这些研究人员还建立活体中基因转录的量化模型。

（生物通：万纹）