河北科大研发新款RNA示踪工具，能更清晰地看到RNA

原标题:河北科技大学研发新型RNA示踪工具，能更清晰地看到RNA。

最近，河北科技大学生物科学与工程学院教授韩春雨开发了一种RNA示踪工具，可以更清楚地看到RNA。

图|韩春雨(来源:韩春雨)

1月21日，相关论文发表在《核酸研究》(Nucleic Acids Research)上，题目是“一个基于Cas 6的RNA追踪平台在荧光激活模式下发挥作用”(IF值为16.97)[1]。

图|相关论文(来源:核酸研究)

“如果补充一些应用实验，应该会发表在更好的期刊上”

据悉，韩春雨实验室一直在关注与基因编辑相关的蛋白质，包括Cas家族和NgAgo。基于对蛋白质的研究和理解，他打算开发Cas6作为示踪工具。

在这项研究中，韩春雨发现了一种分子开关，因此他推测Cas6与CBS(Cas6结合位点)的结合可以改变其构型。利用这一新现象，他解决了RNA追踪的相关问题。

(来源:核酸研究)

目前，活细胞中的RNA示踪技术可分为两大类:荧光富集型和荧光激活型。在浓缩技术中，MS2-MCP系统应用广泛，最新的浓缩技术分为Cas9和Cas13a。

但是，所有富集的分子都具有高背景荧光，因为它们都是活性荧光分子。所以这些分子在没有和目标RNA结合的时候也会发光，所以会产生很高的背景噪音。

激活分子不结合RNA时不产生荧光，这是基于双分子荧光互补。然而，基于MS2系统的双荧光或三荧光互补系统需要非常长的标记来激发荧光。

这项研究最大的亮点是可以用一个单位标记即一个CBS实现荧光激发。而且很小，只有29nt(碱基)。这种技术的优点是可以使用最少的标签，同时不会影响靶RNA的活性。同时，Cas6本身非常小，所以是一个非常好的RNA示踪工具。

(来源:核酸研究)

关于这篇论文，韩春雨首先在bioRv上发表了它，它在当时只是一个初步的结果。预印本发表后，团队更新了论文。

同时，韩春雨还尝试了Cas家族的连接子和其他分子的设计，效果甚至比Cas6还要好。

韩春雨说，这项成果有许多潜在的应用。他说，这项研究可以视为基因编辑工具的一个分支，通过他对这一领域的了解，可以将其制作成一个有用的工具。

(来源:核酸研究)

就新冠肺炎而言，它实际上是一种RNA病毒。如果我们要开发针对这种病毒的药物或疫苗，或者针对RNA病毒进行其他技术应用，首先要深入研究RNA病毒的特性，包括其生物活性。这次开发的RNA追踪工具，相当于直接看到了RNA。

(来源:核酸研究)

他承认，之前自己团队研发的Cas9和Cas13，体积非常大，属于荧光富集分子。虽然这些论文发表在更有影响力的期刊上，但它们的应用受到了限制。

但他认为自己实验室的特色在于对基因编辑工具和相关内容的深刻理解。同时他表示，目前实验室规模比较小，人力物力都不够，只能先把重点放在重要的事情上。

“像这篇论文，基本都是干货，有很多原则性的东西。如果补充一些应用实验，比如示踪外泌体中的RNA，环状RNA，或者一些RNA病毒，比如新冠肺炎，可能会发表在影响因子更高的期刊上，但实际上我们没有精力去做这个。”韩春雨说。

后续，他还会对Cas6FC做进一步的改进。要知道，所有FA型分子都有工作温度的限制，Cas6FC也不例外，它要求工作温度接近30℃。温度太高就不行了。比如这就类似于鸡蛋煮的时候肯定是没有活性的，但是过冻也会失去活性。

对于Cas6FC来说，现在的工作温度和之前的FA类型差别不大。因此，韩春雨打算继续将工作温度放宽到25℃或更低。只有这样，研究植物、微生物和真菌的学者才能更好地利用这个工具。

Cas6FC的论文早在2019年7月就以预印本形式发表，直到2022年才发表。提到这一点，韩春雨说，他的实验室主要从事基因编辑相关工具的开发，分子开关占了很大一部分，NgAgo的相关工具是另一大部分。

然而，有一段时间，实验室连学生都没招到。直到最近招了一两个硕士生，课题组有六七个人。再加上同时负责几个课题，进度比较慢。

他说:“人少，资金有限。这项研究的配套经费，河北省只有50万元。实验设备还是比不上一些优秀的实验室。所以这次不容易发到影响因子高的期刊。”

NgAgo在几年前首次被提及，现在又有了新的成就。

NgAgo是由韩春雨首先提出的一种新的基因编辑技术。最近也做了一些NgAgo相关的工作。目前他的论文预印本已经发表在bioRv [2]上，他也在申请专利。

图|相关论文(来源:bioRv)

Argonaute蛋白的特点是能与引导DNA/RNA(引导DNA或引导RNA，通常为20nt左右的单链寡核苷酸)结合形成Ago-guide复合物，能与同源的靶核酸高效高保真地结合进行引导。韩春雨的研究小组利用日本莲花中生长缓慢的根瘤菌的Ago蛋白(MejAgo)设计了MejAgo-PCR平台。平台的PCR引物同时起到引导DNA的作用，与Ago结合形成复合物后，引导其高效高保真地与模板DNA(靶DNA)结合。或者暴露的引物引导DNA的3’末端将继续引发DNA聚合(PCR)。

(来源:bioRv)

据报道，Mejago-PCR平台的每个反应循环包括一个变性步骤和一个聚合酶介导的延伸步骤，省略了传统PCR所需的退火步骤。

更重要的是，MejAgo-PCR显著提高了PCR的灵敏度:文章显示Ago-PCR在灵敏度上比传统PCR高两个数量级(100倍)，达到单分子水平。因此，Ago-PCR具有更高的灵敏度和效率。

在实验室的后续总体方向上，韩春雨打算继续改进示踪工具，即希望在低温下正常工作。从哺乳动物细胞的实验来看，只要注意温度，Cas6有非常好的效果。在这次发表的官方论文中，团队做了原位杂交的对照实验，发现原位杂交可以是单分子。而Cas6FC的荧光强度与原位杂交基本相同，甚至可以发展成为单分子工具，前提是能克服低温的挑战。

(来源:bioRv)

另一方面，他仍将专注于NgAgo工具的开发。“很多人不太理解我为什么做工具。这就好比说手机芯片很重要，生产手机芯片的工具就是光刻机。所以想要学习光刻机，需要掌握更多的知识。同样，为了制作NgAgo工具，使其易于使用，我们需要了解更多的相关技术和知识。以Cas6FC为例。还有人把它看成一个分子，但背后有复杂的理论支撑。”韩春雨分析说。

-结束-

参考:

1、高，冯，郑，王，李，杨炳斌，姜，冯，韩春英(2022)。一种基于Cas6的RNA跟踪平台，以荧光激活模式运行。核酸研究。

2.(2022)高，冯福林，韩，陈，孙福林，杨军军，韩春英。介绍Argonaut辅助的PCR平台。Bior十四。返回搜狐查看更多

责任编辑: