日前，我校化学与化工学院任克维教授联合董伟教授团队在生物材料研究领域取得重要进展，该研究成果以“RNA Condensate as a Versatile Platform for Improving Fluorogenic RNA Aptamer Properties and Cell Imaging”为题发表于Journal of the American Chemical Society。我校为该项工作第一完成单位和通讯单位，任克维教授、董伟教授、高如如副教授、山东师范大学崔琳教授为共同通讯作者，硕士生季若阳、王龙为共同第一作者。文章链接为：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c09162
荧光RNA适配体作为细胞成像过程中极具价值的工具，对于测量目标分子的亚细胞空间分布和位置有重要意义。然而，在细胞内应用，荧光RNA适配体仍然存在易被酶降解、光稳定性不足、信号强度弱等问题。将RNA适配体限制在分子拥挤环境中，能够提高其稳定性和对配体的亲和能力，促进其折叠以及增加信号强度。但是在细胞内原位构建一个人工的分子拥挤环境，将荧光RNA适配体进行空间限制，用于改善其性能、发展细胞成像方法，仍具有挑战性。
针对上述问题，团队构建了一种基因编码的人工RNA凝聚体，命名为FLARE，并将其应用于活细胞内S-腺苷甲硫氨酸和四环素的高灵敏成像。通过使用CUG重复碱基序列作为通用标签，与其它功能RNA（如RNA适配体或传感器序列）连接，构建人工RNA凝聚体（图1）。利用RNA凝聚体中独特的分子拥挤环境和限制性效应，能够提高荧光RNA适配体的抗酶降解能力、热稳定性、光稳定性以及对其配体的亲和性。同时，由于FLARE可以将多个荧光RNA适配体聚集、浓缩在局域空间内，能够使荧光信号增强（图2）。通过改变不同的传感器序列，这种模块化方法允许对传感器属性进行定制和优化，用于细胞内四环素成像（图3）。该设计不仅改善了荧光RNA适配体的诸多缺点，还具有能够模块化设计、稳定好、灵敏度高等优点，在细胞成像和功能调控中具有巨大的应用潜力。
图1. 细胞内利用FLARE进行分子靶向检测成像示意图
CUG三核苷酸重复序列（蓝色），分子适配体（黑色），荧光适配体（红色）
图2. FLARE荧光共聚焦成像(a)、热稳定性(b)、抗酶降解(c)、光稳定性(d)和亲和性(e)分析
图3. T-FLARES-72用于HEK293T细胞内四环素成像
该工作受到国家自然科学基金以及江苏省特聘教授基金等资助。
