分享一篇发表在JACS上的文章，题目为：Photoactivatable RNA tags for subcellular photolabeling of RNA。本文通讯作者是中科院动物所的李幸研究员，中科院生物物理所的徐平勇研究员，和中科院动物所的张金阳副研究员。李老师的研究方向是开发RNA靶向小分子探针和药物，徐老师的研究方向是开发新型荧光蛋白和小分子探针，张老师的研究方向是围绕非编码RNA的组成结构及调控功能问题，开发新型生物信息学分析算法及实验技术，高效解析环形RNA组成和结构。

自绿色荧光蛋白（GFP）问世以来，荧光标记技术就成为了细胞生物学研究的利器。特别是光激活GFP（PA-GFP）的出现，让科学家们能够选择性地"点亮"特定区域的蛋白质，精确追踪它们在细胞内的运动轨迹。然而，RNA作为细胞内另一类重要的生物分子，目前却仍然缺乏高效的工具用于观察RNA的动态行为。

传统的荧光RNA标签虽然能够标记RNA，但就像早期的荧光蛋白一样，存在持续发光的问题，无法实现对特定时间、特定区域RNA的精确标记。这一技术空白严重限制了研究者们对RNA在细胞内定位、转运和功能调控机制的深入理解。

为了填补这一技术空白，作者巧妙地设计了PA-Broccoli系统。这个系统的核心是Broccoli RNA适配子，它能够结合一种名为BI的小分子荧光团并激活其荧光。作者在BI分子上安装了光敏保护基团，就像给荧光团戴上了一个"面具"，使其在紫外光照射前无法与Broccoli结合发光。当紫外光照射时，这个"面具"会被移除，释放出活性的BI分子，与Broccoli结合后立即发出强烈的绿色荧光。这种设计让PA-Broccoli具备了与PA-GFP相似的光激活特性，但性能却远超后者。

在光激活后，PA-Broccoli能够产生高达6000倍的荧光增强，而PA-GFP仅能达到约15倍的增强效果。而且PA-Broccoli的激活速度极快，半激活时间仅需约3秒，而PA-GFP则需要约50秒。这种超高的对比度和极快的响应速度，使PA-Broccoli成为迄今为止性能最优秀的光激活荧光标签之一。

利用PA-Broccoli这一强大工具，作者取得了多项重要发现。首先，他们发现胞质中的RNA相比蛋白质表现出更受限的流动性，这可能与RNA倾向于与多种蛋白质形成复合物有关。此外，在RNA核输出研究中，作者发现了环状RNA与线性mRNA截然不同的输出机制。环状RNA通过Ran-GTP依赖性途径从细胞核输出，其在胞质中的积累速度明显慢于线性mRNA。当使用山梨醇抑制Ran-GTP时，环状RNA的核输出被显著延迟，而mRNA的输出则不受影响。

总之，PA-Broccoli的成功开发标志着RNA成像技术进入了一个新时代。这一工具不仅填补了光激活RNA标签的技术空白，更为RNA生物学研究开辟了新的可能性。从基础的RNA定位和转运研究，到复杂的RNA-蛋白质相互作用分析，PA-Broccoli都将发挥重要作用。

本文作者：YSL

责任编辑：MB

DOI：10.1021/jacs.5c07380

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c07380