Fluorescent light-up Aptamers | 고마바이오텍

Light-up Aptamer란? 

Light-up aptamer 혹은 Fluorescent light-up aptamer (FLAP)는 유전적으로 인코딩된 RNA 이미징 플랫폼으로, 결합 상태에서만 "light-up"하는 특정 형광 염료와 결합하여, RNA 발현시에만 형광 스위치가 켜지도록 디자인되어 있습니다. Light-up aptamer는 GFP와 같은 형광 단백질의 RNA counterpart로 생각될 수 있습니다.  Light-up aptamer 종류로는 색상을 따서 명명된 Spinach, Mango, Corn and Broccoli 등이 있습니다. 

원리  

Light-up RNA Aptamer 시퀀스는 관심 RNA 서열에 유전적으로 엔지니어링되고, host cell의 환경에서 RNA로 전사됩니다. 이때 높은 친화성을 갖는 fluorogen을 추가하면 Light-up RNA Aptamer에 붙게되고, 밝은 형광을 방출합니다. fluorogen은 결합되지 않은 상태에서는 비형광으로 존재하다가 aptamer에 결합하면 fluorogen에 가해진 구조적 변화로 인해 excitation energy에 의해 밝은 형광을 생성하게 됩니다. 

Light-up RNA Aptamer Principles: 

A correctly folded Light-up Aptamer conformationally constrains a cognate fluorogen (e.g. DHFO Cat. No. 6434) to become highly fluorescent.

장점 

• Signal-to-noise ratio가 매우 높습니다.
• 형광 신호가 매우 밝습니다.
• Light-up aptamers는 작은 RNA tag이기 때문에, 세포 기능을 방해할 경향이 낮습니다.
• 유전자 전사를 RNA 수준에서 빠르고 직접적으로 측정하고, RNA 위치와 프로모터 활성을 실시간으로 정확하게 관찰할 수 있습니다. GFP는 자극 후 단백질로 발현되기까지 최대 30분이 소요될 수 있습니다.

적용  

Light-up 압타머 시스템은 살아있는 세포에서 코딩 RNA와 논코딩RNA의 이미징과 기능 감별을 하는 데에 적합합니다. mRNA, miRNA, tRNA, 그리고 snoRNA를 감지하고 분석하는 데에 쓰입니다. SELEX를 통해, Light-up Aptamers는 real time RNA 유전자 전사와 RNA trafficking 관찰,  대사체와 단백질 감지, RNA와 RNP 정제와 더불어 고성능 신약 스크리닝 등  다양한 범위의 적용에 쓰입니다.

Examples of Light-up RNA Aptamer Applications: 

A) Monitoring gene expression and RNA imaging: the RNA of interest is tagged with a light-up RNA aptamer (light blue structure) and it is expressed in cells; a fluorogen (orange pentagon) binds to the RNA aptamer tag and becomes highly fluorescent for RNA imaging and RNA analysis. B) Metabolite sensor or riboswitch: a metabolite (green heptagon) binds an aptamer, stabilizing the light-up aptamer conformation, allowing the fluorogen to bind. Fluorogen becomes highly fluorescent. C) RNA sensor: the RNA of interest binds and stabilizes the light-up RNA aptamer conformation, allowing the fluorogen to bind; the fluorogen becomes highly fluorescent. Image adapted from Neubacher and Hennig (2019). 

스펙트럼 

주요 제품

사용 논문

• Ouellet J. (2016) RNA fluorescence with Light-Up Aptamers. Front.Chem. 4 29. PMID: 27446908
• Swetha et al. (2020) Genetically encoded light-up RNA aptamers and their applications for imaging and biosensing. J.Mater.Chem.B. doi: 10.1039/c9tb02668a. [Epub ahead of print] PMID: 31984401
• Neubacher and Hennig (2019) RNA Structure and Cellular Applications of Fluorescent Light-Up Aptamers. Angew.Chem.Int.Ed.Engl. 58 1266. PMID: 0102012
• Cawte et al (2020) Live cell imaging of single RNA molecules with fluorogenic Mango II arrays. Nat.Comm. 11 1283. PMID: 32152311
• Bouhedd et al, (2018) Light-Up RNA Aptamers and Their Cognate Fluorogens: From Their Development to Their Applications. Int. J. Mol. Sci. 1 44. PMID: 2929553