Nachrichten | UMass Amherst entwickelt eine dreifarbige Fluoreszenzbildgebung zur Echtzeit-Darstellung von RNA in lebenden Zellen
Chemikerinnen und Chemiker der University of Massachusetts Amherst (UMass Amherst) haben eine neue Methode der dreifarbigen Fluoreszenzbildgebung entwickelt, mit der sich mehrere Messenger-RNAs (mRNAs) in lebenden Säugetierzellen gleichzeitig in Echtzeit verfolgen lassen. Bei der Methode werden verschiedene RNA-Typen mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarben markiert, sodass Forschende ihr dynamisches Verhalten innerhalb der Zellen beobachten können. Sie bietet ein wichtiges Werkzeug zum Verständnis der RNA, eines grundlegenden Moleküls des Lebens. Die Ergebnisse wurden kürzlich in Nature Methods veröffentlicht.
RNA spielt eine wesentliche, aber noch nicht vollständig verstandene Rolle im Leben. Sie überträgt nicht nur Informationen zwischen DNA und Proteinen und steuert die Proteinproduktion der Zellen, sondern reguliert auch, ob Gene an- oder ausgeschaltet sind, und trägt zur Organisation und Formgebung zellulärer Strukturen bei. Eine gestörte RNA-Funktion steht in engem Zusammenhang mit zahlreichen Krankheiten. Daher ist es eine große Herausforderung in den Lebenswissenschaften, RNA zu untersuchen, ohne ihren natürlichen Zustand zu verändern.
„Wir interessieren uns für die vielfältigen Funktionen der RNA“, sagte der korrespondierende Autor Jiahui ‚Chris‘ Wu, Assistenzprofessor für Chemie an der UMass Amherst. „Die entscheidende Frage ist, wie man sie untersucht. Ideal wäre es, sie direkt in lebenden Zellen zu beobachten, doch RNA-Moleküle sind einfach zu klein.“
Bei der Fluoreszenzmikroskopie fügen Forschende der Ziel-RNA in der Regel fluoreszierende Marker hinzu, damit sie sich vom komplexen zellulären Hintergrund abhebt. Eine weit verbreitete Methode ist die „RNA-Haarnadelmethode“, bei der ein fluoreszierendes Protein zur Bildgebung mit einer bestimmten RNA fusioniert wird. Das Fluoreszenzsignal ist jedoch häufig kontinuierlich aktiv, wodurch Hintergrundrauschen entsteht und die Genauigkeit der Bildgebung abnimmt.
Das Team der UMass Amherst hat diese Methode entscheidend verbessert. Die Erstautorin Daisy Pham, Doktorandin der Chemie, erklärte, dass das Team neue fluoreszierende Proteine entwickelt habe, die erst nach der Bindung an eine bestimmte Struktur in einem RNA-Molekül aufleuchten. Dadurch werde die Beeinträchtigung durch den Hintergrund deutlich verringert. Noch wichtiger ist, dass die Forschenden drei voneinander orthogonale fluoreszierende Proteine entwickelt haben, die grünes, rotes und dunkelrotes Licht aussenden. So können RNAs mit unterschiedlichen Funktionen gleichzeitig markiert und unterschieden werden.
„Wir können jetzt gleichzeitig beobachten, wie verschiedene RNA-Typen in lebenden Zellen funktionieren“, sagte Pham. „Damit kommen wir dem genauen Verständnis der jeweiligen Funktion näher.“
Das Team betonte, dass die Bildgebungsmethode der Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt wurde und zu einem wichtigen neuen Werkzeug für die Untersuchung der RNA-Funktion werden könnte. Sie ermöglicht es Forschenden, genauere dynamische Informationen aus dem Inneren von Zellen zu gewinnen, ohne die RNA selbst wesentlich zu beeinträchtigen. Die Weiterentwicklung erweitert die Möglichkeiten der RNA-Bildgebung und schafft eine methodische Grundlage für das Verständnis der Mechanismen des Lebens und RNA-bedingter Krankheiten.
Die Studie wurde von den U.S. National Institutes of Health (NIH) und dem Institute for Applied Life Sciences (IALS) der UMass Amherst finanziert. IALS bündelt interdisziplinäre Expertise aus 29 Universitätsabteilungen, um Grundlagenforschung in innovative Anwendungen zu überführen, die menschliche Gesundheit und Wohlbefinden verbessern.
Nachrichten | UMass Amherst entwickelt dreifarbige Fluoreszenzbildgebung zur Echtzeitdarstellung von RNA in lebenden Zellen
Nachrichten | UMass Amherst entwickelt eine dreifarbige Fluoreszenzbildgebung zur Echtzeit-Darstellung von RNA in lebenden Zellen
Chemikerinnen und Chemiker der University of Massachusetts Amherst (UMass Amherst) haben eine neue Methode der dreifarbigen Fluoreszenzbildgebung entwickelt, mit der sich mehrere Messenger-RNAs (mRNAs) in lebenden Säugetierzellen gleichzeitig in Echtzeit verfolgen lassen. Bei der Methode werden verschiedene RNA-Typen mit unterschiedlichen Fluoreszenzfarben markiert, sodass Forschende ihr dynamisches Verhalten innerhalb der Zellen beobachten können. Sie bietet ein wichtiges Werkzeug zum Verständnis der RNA, eines grundlegenden Moleküls des Lebens. Die Ergebnisse wurden kürzlich in Nature Methods veröffentlicht.
RNA spielt eine wesentliche, aber noch nicht vollständig verstandene Rolle im Leben. Sie überträgt nicht nur Informationen zwischen DNA und Proteinen und steuert die Proteinproduktion der Zellen, sondern reguliert auch, ob Gene an- oder ausgeschaltet sind, und trägt zur Organisation und Formgebung zellulärer Strukturen bei. Eine gestörte RNA-Funktion steht in engem Zusammenhang mit zahlreichen Krankheiten. Daher ist es eine große Herausforderung in den Lebenswissenschaften, RNA zu untersuchen, ohne ihren natürlichen Zustand zu verändern.
„Wir interessieren uns für die vielfältigen Funktionen der RNA“, sagte der korrespondierende Autor Jiahui ‚Chris‘ Wu, Assistenzprofessor für Chemie an der UMass Amherst. „Die entscheidende Frage ist, wie man sie untersucht. Ideal wäre es, sie direkt in lebenden Zellen zu beobachten, doch RNA-Moleküle sind einfach zu klein.“
Bei der Fluoreszenzmikroskopie fügen Forschende der Ziel-RNA in der Regel fluoreszierende Marker hinzu, damit sie sich vom komplexen zellulären Hintergrund abhebt. Eine weit verbreitete Methode ist die „RNA-Haarnadelmethode“, bei der ein fluoreszierendes Protein zur Bildgebung mit einer bestimmten RNA fusioniert wird. Das Fluoreszenzsignal ist jedoch häufig kontinuierlich aktiv, wodurch Hintergrundrauschen entsteht und die Genauigkeit der Bildgebung abnimmt.
Das Team der UMass Amherst hat diese Methode entscheidend verbessert. Die Erstautorin Daisy Pham, Doktorandin der Chemie, erklärte, dass das Team neue fluoreszierende Proteine entwickelt habe, die erst nach der Bindung an eine bestimmte Struktur in einem RNA-Molekül aufleuchten. Dadurch werde die Beeinträchtigung durch den Hintergrund deutlich verringert. Noch wichtiger ist, dass die Forschenden drei voneinander orthogonale fluoreszierende Proteine entwickelt haben, die grünes, rotes und dunkelrotes Licht aussenden. So können RNAs mit unterschiedlichen Funktionen gleichzeitig markiert und unterschieden werden.
„Wir können jetzt gleichzeitig beobachten, wie verschiedene RNA-Typen in lebenden Zellen funktionieren“, sagte Pham. „Damit kommen wir dem genauen Verständnis der jeweiligen Funktion näher.“
Das Team betonte, dass die Bildgebungsmethode der Forschungsgemeinschaft zur Verfügung gestellt wurde und zu einem wichtigen neuen Werkzeug für die Untersuchung der RNA-Funktion werden könnte. Sie ermöglicht es Forschenden, genauere dynamische Informationen aus dem Inneren von Zellen zu gewinnen, ohne die RNA selbst wesentlich zu beeinträchtigen. Die Weiterentwicklung erweitert die Möglichkeiten der RNA-Bildgebung und schafft eine methodische Grundlage für das Verständnis der Mechanismen des Lebens und RNA-bedingter Krankheiten.
Die Studie wurde von den U.S. National Institutes of Health (NIH) und dem Institute for Applied Life Sciences (IALS) der UMass Amherst finanziert. IALS bündelt interdisziplinäre Expertise aus 29 Universitätsabteilungen, um Grundlagenforschung in innovative Anwendungen zu überführen, die menschliche Gesundheit und Wohlbefinden verbessern.
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