李景虹院士Angew：基于多功能探针(MAMPA)单基因RNA G-四链体的单细胞可视化

通讯作者：李景虹

通讯单位：清华大学

G-四链体(G4s)具有非经典核酸二级结构，用于调节多种生物学功能，被认为是癌症治疗的潜在分子靶点。然而，由于缺乏分析方法，单基因G4s的调控机制尚不明确。

基于此，清华大学李景虹院士团队开发了一种模块组装多功能探针分析(MAMPA)方法用于可视化单个细胞中单个基因中的内源性G4s。相关工作以“Single-cell Visualization of Monogenic RNA G-quadruplex and Occupied G-quadruplex Ratio through Module Assembled Multifunctional Probes Assay (MAMPA)”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。

图1. (a) 2Bn-Cu@UiO-67的合成示意图。(b)2Bn-Cu@UiO-67的分子模型。(c)HR-TEM图像，(d)AC HAADF-STEM图像。

要点1.该多功能探针包括识别模块和放大器模块，识别探针(ID-Probe)识别分析物，放大器探针(Amp-Probe)同时识别分析物和ID-Probe，然后触发信号转换和信号放大。只有当分析物、ID-Probe和Amp-Probe相互匹配时，才能产生荧光信号，确保严格的特异性。

要点2.研究人员设计了基于G4配体羧基吡啶抑制素(Carboxy PDS)和核酸杂交的MAMPA。

发现MAMPA能够对单个基因中的G4s进行原位单分子荧光成像，例如原癌基因BCL2，并证明了其对G4s生物学研究的好处。

要点3.通过对几个单独基因中的G4s进行成像，研究人员发现每个细胞系中各种mRNA中的G4s被G4结合蛋白(G4BPs)稳定占据，并将G4BPs占据的G4位点定义为“占据的G4比率”。我们证明了肿瘤细胞中的“占据的G4比率”显着高于正常细胞，这可能参与上调原癌基因的翻译。

总之，研究人员证明MAMPA适用于大多数实验情况，并发现“占据的G4比率”有可能成为研究活细胞中G4s的新参数。

图2. MAMPA在体外检测特定核酸序列中的G4结构。

图3. G4结合蛋白(G4BPs)调控的G4占有率

图4. 原癌基因RNA占据的G4比率在几种人乳腺细胞系中有所不同。

链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202111132

李景虹，中国科学院院士、清华大学化学系教授，化学系学术委员会主任，清华大学分析中心主任。2021年于中国科学技术大学合肥微尺度物质科学研究中心建立生物分析化学院士合作研究中心。1991年获中国科学技术大学近代化学系获化学物理和高分子物理双学士学位，1996年获中科院长春应用化学研究所理学博士学位。

近年来致力于电分析化学、生物电化学、单细胞分析化学、纳米电化学及能源环境电化学等领域的教学科研工作。以通讯作者在Nat. Nanotech., Nat. Protocol, Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem., Anal. Chem.等学术刊物上发表SCI论文近400篇，应邀在Acc. Chem. Res., Chem. Rev., Chem. Soc. Rev.等期刊发表综述，论文被引用>50000次，H-index 118。2015年起连续入选汤森路透全球高被引科学家。他有关生物传感研究工作之一入编了被广泛采用的Chemistry: The Central Science《化学：中心科学》美国著名大学教材的第12-14版(2010-2020年版权)。

李景虹多次被评为清华大学教书育人先进个人、北京市优秀教师、EliLilly亚洲优秀导师奖、卢嘉锡优秀导师奖等，为我国化学界培养一批优秀人才，其中包括近40人成长为教授、副教授等科教中坚力量。以第一完成人获国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学奖一等奖、中国化学会-巴斯夫青年创新奖、中国分析测试协会科学技术一等奖、中国电化学贡献奖等。任Chem. Soc. Rev., ACS Sens., Biosens. Bioelectron., S mall Methods, Materials Today Adv., Current Analytical Chemistry 等期刊编委或副主编。

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