推荐一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章，文章的题目是: Imaging the dynamics of messenger RNA with a bright and stable green fluorescent RNA。通讯作者是华东理工大学的杨弋教授，朱麟勇教授和陈显军教授。杨弋教授课题组的研究对象为利用合成生物技术和光遗传学技术控制和检测细胞内分子过程的前沿技术，朱麟勇教授课题组的研究聚焦于光化学与生物医用材料，陈显军教授的研究方向是针对DNA，RNA，蛋白质等生物分子的光遗传学检测与控制技术。
绿色荧光蛋白（Green fluorescent protein, GFP）是生物化学和细胞生物学中研究最广泛、应用最广泛的荧光蛋白之一，GFP具有固定的荧光特性，成熟快速且安全，对融合蛋白具有良好的耐受性，并且在常规荧光仪器上使用标准滤光片可以方便地可视化。因此，GFP在研究蛋白动力学和功能方面具有很大的用途，而且在活细胞和活体中检测离子、代谢物信使和蛋白质相互作用也有应用。在荧光RNA方面，同样绿色荧光蛋白与标准的绿色荧光蛋白滤光片的光谱拟合对细胞RNA的单色或多色成像特别有用。研究者于2019年在Nature Biotechnology上报道一种类似GFP的合成染料HBC，与荧光RNA适配体Pepper，Pepper可以特异性结合并激活HBC530发出强烈的绿色荧光，比之前存在的绿色荧光提高了一个数量级，但其光稳定性有限。本研究的目的是开发出亮度更强，光稳定性更好的绿色荧光RNA。
作者首先合成了一种非GFP样荧光团，称为ACE (3-(2,3,6,7-tetrahydro-1H,5H-pyrido(3,2,1-ij)quinolin-9-yl)acrylamide-2-cyano-N-(2-(2-aminoethoxy) ethyl))，在溶液中具有低荧光，与HBC530相比，ACE的电子给体被两个哌啶环锁住以抵抗旋转能量消耗，从而提高了荧光团的荧光效率。此外，电子供体的刚性共面结构使其更容易通过π -π相互作用被RNA结构中的凸起基序牢牢锁定。此外，含有聚乙二醇与氨基酸连接的电子受体可以为氢键提供给体和受体，这两者都可以促进荧光团与RNA的相互作用。荧光团-RNA亲和力的提高可能有助于抑制荧光团18的光异构化。因此，我们认为ACE将是开发具有高细胞亮度和光稳定性的新型荧光RNA的绝佳候选者，并且RNA适配体结合的荧光团的光漂白最小。为选择与ACE结合的适配体，作者采用指数富集（SELEX）方法对配体进行系统进化，经过7轮SELEX后，洗脱的RNA文库显示，相对于原始RNA文库，ACE的荧光激活显著增强。对编码RNA适体的互补DNA (cDNA)进行测序，在这些适体中，其中一个适体A2表现出超过400倍的ACE荧光增强。接着作者对A2进行结构改造，对A2-T2截断，并对A2-T2进行单一和组合突变，最终筛选出C2A/C12U双突变表达A2-T2的HEK293T细胞在ACE孵育下亮度最高，作者将其命名为“Okra”。Okra-ACE的激发最大值在468 nm，发射最大值在505 nm，因此作者将这种RNA-荧光团复合物命名为“Okra505”。作者比较了Okra-ACE与其它荧光RNA荧光强度和荧光稳定性的差别，结果表明，Okra-ACE的整体背景荧光非常弱，荧光强度最佳，且具有很好的光稳定性。mRNA的亚细胞定位可以为原核和真核细胞中基因表达的精确时空控制提供了一种机制，为了测试Okra是否可以检测活细胞中的mRNA，作者在T7启动子控制的大肠杆菌中表达带有F30-Okra标记的3‘非编码区mCherry mRNA，经IPTG诱导后，可观察到绿色和红色荧光，且绿色荧光强度高于mCherry-F30-Pepper和mCherry-F30-Broccoli的1.7倍和6.9倍，凸显了Okra亮度的大幅增强。接着，作者使用Okra505检测哺乳动物细胞中RNA聚合酶II转录的mRNA，实现了Okra505在活细胞水平的标记。综上，作者开发了绿色荧光RNA，具有荧光强度更好，稳定性更佳的优势，可以实现在活菌和活细胞中的标记，将为研究RNA动力学和亚细胞定位提供帮助。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41587-019-0249-1文章引用：DOI：10.1038/s41587-019-0249-1
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