RNA研究技术新时代

杨运桂1,* , 刘默芳2,*
1中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心),北京 100101; 2中国科学院分子细胞科学卓越创新中心,上海 200031

摘 要:

RNA 是既可携带遗传信息又可发挥催化功能的生物大分子,被认为是生命起源的最初分子形式。从病毒颗粒到各种动植物细胞,形态、功能和大小各异的RNA 分子均在复制、转录以及翻译等遗传信息表达的过程中发挥不可或缺的调控作用,构成了生命活动的物质基础。近十年来,海量非编码RNA 的发现、大量RNA 化学修饰的鉴定,为我们揭示了一个异常复杂的“现代RNA 世界”,一系列新规律、新理论和新方法的涌现使得RNA 研究已然成为生命科学发展的最前沿。当前,发现新型非编码RNA,揭示各种非编码RNA 的生成、代谢、生理和病理调控功能,阐明RNA 修饰动态变化的作用机制,破译各种RNA 分子所携带的结构密码,并解析RNA 高级结构动态变化的功能性,已成为RNA 领域未来亟待解决的基本科学问题。

RNA 研究是以技术创新为驱动的高速发展的现代生物学前沿领域。近十年,RNA 研究技术如火如荼地发展,推动了对RNA 相关分子机理和生物学功能的多维度、多方向的认识。例如,高通量测序、质谱分析和化学探针等方法在RNA 研究中的应用和革新,不断促进着RNA 相互作用鉴定、RNA 修饰检测、RNA 多维结构解析等技术的发展成熟,揭示了复杂的RNA 与DNA 及蛋白质之间的互作网络,解析了RNA 修饰和RNA 结构的时空动态分布和调控机制;分子标记和超高分辨率成像技术的发展,实现了细胞生命动态过程中RNA 的可视化,可无干扰地追踪RNA 的活动轨迹;单细胞RNA-seq 则提供了单细胞水平转录图景;生物计算和信息分析可以在海量的生物数据中系统地、大规模地剖析RNA 特征,并对其结构和功能进行预测。这些RNA 研究新技术的应用促进了对生命规则的整体理解和认识。

为了推进科研工作者对近年蓬勃发展的RNA领域的了解,以及对日新月异的RNA 研究技术与手段的掌握和应用,《生命科学》组织了这期“RNA研究技术”专题,邀请了RNA 研究领域的一线科学家,针对在RNA 研究中必不可少的信息解析、结构解析、修饰检测、结合蛋白、影像解析、化学标记等相关技术的最新研究进展,进行了系统性总结和归纳。

通讯作者:杨运桂 , Email:ygyang@big.ac.cn 刘默芳 , Email:mfliu@sibcb.ac.cn

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