生物实验技术

RNA编辑是基因表达中关键的一步。布朗大学的科学家在自然-方法学期刊上报道称，他们设计出了一种基因，能直观地呈现关键性酶ADAR在活体果蝇中的活动。

为了跟踪他们看不到的东西，飞行员需要注视雷达屏幕上的绿光。现在，生物学家也有了一个他们自己的绿光指示器，用于监测基因的表达、个体的差异以及疾病：布朗大学的生物学家开发了一个能跟踪ADAR的"雷达"，ADAR是神经系统中RNA编辑的关键酶。

这项技术为科学家开辟了一条道路，使他们能够观察活体动物中ADAR是何时在何地活跃着以及有多少在活跃。正如自然-方法学期刊中描述的，在实验中科学家展示了在果蝇大脑的学习记忆中心内ADAR酶的RNA编辑活动存在惊人的个体差异。

"我们设计了这种报告分子为我们报告来自机体的荧光，"生物学教授Rober Reenan博士说，同时他也是文章的通讯作者。"当涉及到基因的表达和调控时，魔鬼就藏在细节中。"

"生物学家已经知道，在DNA转录RNA这个过程中出现的错误能导致神经系统中基因的异常表达，可能会引起如癫痫、抑郁及精神分裂之类的疾病。最近，他们已经收集到ADAR与疾病相关的证据。例如在2个月前的自然-神经科学期刊报道的一项研究中，Reenan和宾夕法尼亚大学的同事们描述了ADAR和果蝇中脆性X智力低下模型之间的深刻联系。"

Reenan说，使用这种新的"报告"工具来寻找ADAR活动水平与行为或疾病之间的联系，有可能为探究RNA编辑错误是如何导致这种差异提供新的见解。但他同时也推测，他和他的研究小组创造的荧光ADAR跟踪系统的原理，有可能在将来的某一天能被用于开发基于RNA修复的疗法。他们的"报告"工具需要通过ADAR将RNA中一个被精心破坏的碱基固定在一个设计好的基因上来工作。"我们实际上是在核苷酸水平上修复RNA,"Reenan说。"这里，我们已经证明我们能够让一个突变版本的DNA恢复功能，但是是在RNA水平而不是DNA水平。"

Reenan和第三作者Kyle Jay在2006年事开始创造这个报告分子，当时Jay还是一个本科生。他们从一个很有名的分子生物学工具入手--一个水母基因，所产生的蛋白暴露于紫外光时能发出绿色的荧光（即绿色荧光蛋白）。研究的策略就是故意在这个基因中制造一些特别适合ADAR修复的错误。

首先他们精心设计了一个必需"内含子"密码纳入这个基因中，这个"内含子"密码需要一个特定的剪切操作发生。然后他们插入了"终止密码子"T-A-G替代了T-G-G，这将导致转录的停止，有效地防止了绿色荧光蛋白的产生。但在剪切发生前，当ADAR发现RNA转录体中的U-A-G终止密码子时，它会将A修改为I，结果恢复了正确的信息，整个基因的翻译工作正常进行，好像DNA中的那个终止突变并不存在一样。因此，当剪切和ADAR编辑发生时，带有这个基因的神经元便会发出绿光。

为了了解ADAR编辑及剪切发生的部位，与单独的剪切相比，他们也为设计的基因装配了一个剪切组件，但不是TAG密码子。当剪切单独发生时，将会产生黄色的荧光蛋白。

有了新的ADAR报告分子，Reenan和第一作者James Jepson着手在果蝇中做一些生物学观察。其中之一就是在发育期幼虫大脑的特定部位ADAR的活动比成虫大脑相应部位的活动更加显著。该小组还发现在相似年龄的果蝇个体之间，ADAR在大脑中的活动也有很大的差异。这很让人惊讶，Reenan说，因为所有的这些果蝇在遗传上是完全相同的。

一个多功能的新工具？

Reenan说，他很有信心，ADAR报告分子在除果蝇之外的其他生物中也非常有用。创造报告分子的想法诞生于实验室大量物种的比较基因组学研究。ADAR，同时也被发现存在于无脊椎和脊椎动物中。事实上，在文章中，研究者描述测试了他们设计的灵活性，将它们插入设计好的水母基因--蛾的剪切内含子中。

"因此，也即是一个水母-蛾的基因嵌合体被突变损害，然后由一个果蝇的酶来修复"，Reenan说，"Rube Goldberg会感到自豪的"。

Reenan说，他计划将ADAR报告分子用于果蝇中继续探索与脆性X相关的基因，同时他也迫切希望从事小鼠功能障碍研究的学者也尝试下这个ADAR报告分子。

将这种方法（即指导ADAR在RNA水平上纠正被错误转录的RNA或反转DNA的损伤）应用于治疗方法可能还太过遥远，但从某种意义上说，至少现在ADAR是在雷达上。

除了Reenan、Jepson和Jay，论文的其他作者还有Yannis A.Sawa。Jepson也隶属于费城托马斯杰弗逊大学，Jay目前在加州大学旧金山分校工作。