利用氟代谢标记介导的邻近连接法对N4-乙酰胞苷修饰RNA进行单细胞成像

Single-cell imaging of N4-acetylcytidine-modified RNA using fluorine metabolic labeling mediated proximity ligation assay.

作者信息Qi Wang, Yuhao Du, Shen Yan, Ziang Lu, Yongling Tang, Feng Xiao, Fuling Zhou, Xiang Zhou
PMID40464684
发布时间2025-05-22
DOI10.1093/nar/gkaf464

实验完整度

包含体外反应、细胞成像(多种细胞系)、药物处理及耐药细胞模型等多个实验层级,并通过对照、抑制剂和siRNA敲降进行功能验证。

主要模型

HeLa细胞 HEK293T细胞 MCF-10A细胞 K562及K562/ADR耐药细胞

重点核对

NAT10抑制剂Remodelin处理浓度及时间 siRNA敲降CA9和NAT10的转染条件 乙基氟乙酸酯代谢标记浓度和孵育时间 探针杂交距离对PLA信号的影响 细胞周期同步化实验的双胸苷阻断方案

摘要

N4-乙酰胞苷(ac4C)是一种新兴的表观转录组标记,参与调控RNA稳定性、翻译和基因表达。尽管其在基因调控和疾病中的作用日益凸显,但当前用于原位检测ac4C修饰RNA的方法缺乏灵敏度和特异性。为克服这些挑战,我们开发了氟代谢标记介导的邻近连接分析(FMPLA),该方法结合氟代谢标记和邻近连接分析,可精确检测新合成的氟代谢标记的ac4C位点。该方法能够高灵敏度地可视化多种RNA种类,并揭示细胞周期和化疗应激下ac4C修饰RNA的丰度及空间动态。此外,FMPLA还揭示了耐药癌细胞中不同的RNA修饰模式,凸显了其在研究RNA ac4C修饰功能和机制方面的潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
如何开发一种灵敏且特异的原位成像方法,用于单细胞水平检测ac4C修饰的RNA,并探究其在不同细胞过程和疾病模型中的动态变化?
核心机制
氟代代谢标记形成F-ac4C,经氟-硫置换反应与探针A结合,再通过邻近连接和滚环扩增产生信号,实现特异性检测。
主要证据
体外和细胞内验证18S rRNA ac4C位点,并通过NAT10抑制剂、siRNA敲降、竞争性阻断等对照证明特异性;观察细胞周期、顺铂处理和多柔比星耐药模型中的ac4C变化。
研究意义
FMPLA为研究RNA ac4C修饰的功能和机制提供了有力工具,有望促进RNA生物学研究及其在癌症等疾病模型中的应用。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体外验证FMPLA检测18S rRNA ac4C

验证FMPLA在体外对已知ac4C位点的检测能力和特异性。

从HeLa细胞提取总RNA,与ADB-探针A进行FTDR反应,然后加入探针B、C1、C2进行连接和RCA,最后用MB检测荧光。

2

细胞内FMPLA成像验证

在HeLa细胞中验证FMPLA对18S rRNA 1842-ac4C位点的原位成像能力。

对固定的HeLa细胞进行FMPLA反应,包括ADB-探针A孵育、探针B杂交、连接和RCA,最后用MB杂交并成像。

3

验证FMPLA特异性

通过多种对照实验和药物处理验证FMPLA对ac4C修饰的特异性。

使用Remodelin抑制NAT10,siRNA敲降CA9或NAT10,以及竞争性阻断等对照,观察荧光信号变化。

4

细胞周期中ac4C动态检测

探究ac4C修饰在细胞周期不同阶段的动态变化。

使用双胸苷阻断同步化HeLa细胞,在释放后不同时间点进行乙基氟乙酸酯标记,然后用FMPLA成像检测多种RNA的ac4C水平。

5

顺铂处理下ac4C变化检测

检测顺铂处理对HeLa细胞中多种RNA ac4C修饰水平和定位的影响。

HeLa细胞经顺铂处理后,使用FMPLA检测ASPH mRNA、VPS25、FRMD8、LINC00667、tRNA-Leu等RNA的ac4C信号。

6

多柔比星耐药细胞中ac4C水平检测

比较K562细胞及其耐药株K562/ADR在DOX处理前后ac4C修饰水平的差异。

K562和K562/ADR细胞经DOX处理后,使用FMPLA检测TOMM7 mRNA的ac4C信号。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco--
IMDM培养基Procell Co., Ltd.--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Gibco--
RemodelinMedChemExpressHY-16706
顺铂Yeasen--
多柔比星AladdinA183027
MCF-10A专用培养基Procell Co., Ltd.--
Lipofectamine RNAiMax转染试剂Thermo Fisher--
TRIzol试剂Invitrogen--
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Fisher--
TransScript Green一步法RT-qPCR SuperMixTransGen Biotech--
CFX96 Touch实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
RIPA裂解液----
Halt蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Pierce--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Millipore--
牛血清白蛋白Beijing Dingguo Changsheng Biotechnology Co., Ltd.--
兔抗GAPDH抗体Proteintech--
兔抗NAT10抗体Proteintech--
HRP标记的山羊抗兔IgG (H+L)Proteintech--
ChemiDoc XRS+成像系统Bio-Rad--
Rhea ECL化学发光底物US Everbright, Inc.--
DBCO标记的探针A----
Oligo Clean & Concentrator试剂盒Zymo ResearchD4061
T4 DNA连接酶----
RiboLock RNA酶抑制剂----
三(2-羧乙基)膦----
phi29 DNA聚合酶----
分子信标----
Cy5标记的DNA探针----
DAPI----
Leica TCS SP8 DIVE共聚焦显微镜Leica--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源、培养基类型、血清浓度、培养条件。
阅读提示:Methods: Cell culture and treatments
代谢标记
乙基氟乙酸酯浓度(2 mM)、孵育时间(8-12小时)。
阅读提示:Methods: Cell culture and treatments
FMPLA反应
探针浓度(ADB-Probe A 400 nM, Probe B 100 nM, C1/C2 100 nM)、反应时间(各12小时、3小时等)、缓冲液成分。
阅读提示:Methods: In situ imaging of ac4C RNA with FMPLA
RCA反应
phi29 DNA聚合酶浓度(1 U/μl)、反应时间(16小时)、温度(37°C)。
阅读提示:Methods: In situ RCA reaction
药物处理
Remodelin浓度(50 μM)、处理时间(16小时);顺铂浓度(0.5 μM)、处理时间(16小时);DOX浓度(1 μg/ml)、处理时间(24小时)。
阅读提示:Methods: Cell culture and treatments
细胞周期同步化
胸苷浓度(2 mM)、处理时间(18小时)、释放时间(9小时)、乙基氟乙酸酯标记时间(2或8小时)。
阅读提示:Methods: Cell culture and treatments