『Titelgeschichte』Myosotis eröffnet eine neue Ära der RNA-Bildgebung!

28. Oktober 2024

.Li Jiang, Fangting Zuo, Yuanyuan Pan, Ruilong Li, Yajie Shi, Xinyi Huang, Dasheng Zhang, Yingping Zhuang, Yuzheng Zhao, Qiuning Lin, Yi Yang, Linyong Zhu, Xianjun Chen

Das Cover dieser Ausgabe ist „Helle und stabile Cyan-fluoreszierende RNA ermöglicht mehrfarbige RNA-Bildgebung in lebenden Escherichia coli" von Prof. Xianjun Chen von der East China University of Science and Technology und Prof. Linyong Zhu von der East China University of Science and Technology/Shanghai Jiaotong University.

Forschungshintergrund

• In zell- und molekularbiologischen Studien ist die dynamische Echtzeitbeobachtung des Verhaltens und der Verteilung intrazellulärer RNAs unerlässlich, um die Regulation der Genexpression, zelluläre Funktionen und Mechanismen der Krankheitsentstehung zu verstehen. Die Fluoreszenz-RNA-Technologie (FRs), ein leistungsstarkes Werkzeug der letzten Jahre, bietet beispiellose Möglichkeiten zur Visualisierung von RNA in lebenden Zellen. FRs sind eine spezielle Klasse von RNA-Aptameren, die an ihre entsprechenden niedermolekularen Fluoreszenzfarbstoffe binden und diese aktivieren und so innerhalb der Zelle nachweisbare Fluoreszenzsignale erzeugen. Die Entwicklung dieser Technologie hat die RNA-Bildgebung erheblich vorangebracht und ermöglicht es Forschern, RNA mit hoher Auflösung und Empfindlichkeit in einer lebenden Zellumgebung unter nahezu physiologischen Bedingungen abzubilden.
• Obwohl eine Vielzahl von Fluoreszenzfarbstoffen entwickelt und deren Farbpalette (d. h. die Bandbreite der emittierbaren Fluoreszenzfarben) deutlich erweitert wurde, besteht weiterhin ein ungedeckter Bedarf an Cyan-Fluoreszenzfarbstoffen, die hell und stabil, biokompatibel und orthogonal zu bestehenden Fluoreszenzfarbstoffen sind. Cyan-Fluoreszenz bietet einzigartige Vorteile in der biologischen Bildgebung, wie z. B. geringere zelluläre Hintergrundfluoreszenzinterferenzen, eine längere Fluoreszenzlebensdauer und die einfache Multiplex-Bildgebung mit anderen Farbkanälen. Daher ist die Entwicklung eines neuen Cyan-Fluoreszenzfarbstoffs von großer Bedeutung für die Weiterentwicklung der RNA-Bildgebungstechnologie.

Forschungsimplikationen

• In dieser Studie wurde erfolgreich ein RNA-Aptamer namens Myosotis entwickelt, der spezifisch an einen neuartigen GFP-ähnlichen Chromophor DBT binden und ihn aktivieren kann, um eine helle Cyan-Fluoreszenz zu erzeugen. Diese Entdeckung erweitert nicht nur die Farbpalette der FRs, sondern bietet auch ein neues Werkzeug für die RNA-Bildgebung.
• Die hohe Affinität (im Nanomolbereich) von Myosotis zu DBT und die geringe Abhängigkeit von Magnesiumionen für den Faltungsprozess ermöglichen eine stabile Leistung in verschiedenen Zellumgebungen. Darüber hinaus verfügt der Myosotis-DBT-Komplex über eine lange Fluoreszenzlebensdauer, gute Photostabilität und eine erhöhte Zellhelligkeit – Eigenschaften, die ihn zu einer idealen Sonde für die RNA-Bildgebung machen. Myosotis-DBT weist eine gute Orthogonalität zu bestehenden Pepper- und Clivia-FRs auf, sodass diese gleichzeitig in derselben Zelle verwendet werden können, ohne sich gegenseitig zu stören. Diese Eigenschaft eröffnet die Möglichkeit der Multiplex-Fluoreszenzbildgebung, wodurch Forscher das Verhalten und die Verteilung mehrerer RNAs im selben Experiment gleichzeitig beobachten können.

Forschungsausblick

• Da sich die Myosotis-DBT-Technologie weiterentwickelt und verbessert, wird erwartet, dass sie in verschiedenen biologischen Systemen und Zelltypen breite Anwendung findet, um die Rolle von RNAs bei der Regulation der Genexpression, Zelldifferenzierung und Krankheitsentstehung zu untersuchen. Durch die Kombination von Myosotis-DBT mit anderen Fluoreszenzfarbstoffen können anspruchsvollere und feinkörnigere Mehrfachfluoreszenzbildgebungsverfahren entwickelt werden, die die gleichzeitige Abbildung und dynamische Verfolgung mehrerer RNAs und Proteine ​​in Zellen ermöglichen.
• Angesichts der wichtigen Rolle von RNA bei Krankheitsausbruch und -verlauf dürfte die Myosotis-DBT-Technologie in der klinischen Diagnostik und Therapie Anwendung finden. So lassen sich beispielsweise durch die Erkennung von Veränderungen im Expressionsniveau oder der Verteilung spezifischer RNAs frühzeitige Diagnosen und Prognosen ermöglichen. Gleichzeitig lassen sich durch die Kombination von RNA-Interferenztechnologie und Myosotis-DBT-Bildgebung Wirkung und Mechanismus RNA-zielgerichteter Therapien in Echtzeit überwachen.

Cover-Design-Prozess

Das Coverdesign soll das Thema der Nano- und Mikrowelt hervorheben und den innovativen Inhalt der wissenschaftlichen Forschungsarbeit zur mehrfarbigen RNA-Bildgebung in lebenden Bakterien präsentieren. Durch visuelle Wirkung und detaillierte Darstellung fesselt es die Aufmerksamkeit der Leser und vermittelt den zentralen Forschungswert des Artikels.

Das Cover verwendet hauptsächlich einen dunkel getönten Hintergrund, um die violetten und roten Bakterienstrukturen hervorzuheben. Die Wahl von Violett und Rot spiegelt nicht nur die Komplexität und Vitalität biologischer Systeme wider, sondern erzeugt auch einen markanten visuellen Kontrast, der den Blick auf sich zieht. Das Design ist futuristisch und Science-Fiction-inspiriert und modelliert die mikroskopische Welt der Bakterien akribisch, um die Forschungseigenschaften der Nano- und Mikrofelder hervorzuheben.

Die Modellierung der Bakterien und ihrer inneren Strukturen ist äußerst detailliert und verdeutlicht die Komplexität und Feinheiten des Zellinneren. Die Bakterien auf dem Cover wirken lebensecht, mit ihren stacheligen Oberflächenstrukturen und komplexen inneren Komponenten, die präzise wiedergegeben sind. Der RNA-Bildgebungsmechanismus im Inneren der Bakterien wird durch mehrfarbige Lichteffekte und dynamische Kurven veranschaulicht und unterstreicht die Innovation der mehrfarbigen RNA-Bildgebung. Dieses Cover erhielt großes Lob vom betreuenden Professor und den Herausgebern der Zeitschrift, was zu seiner erfolgreichen Veröffentlichung führte!