生物相分离和无膜细胞器

1

作者 郭晓强 《科学》 2024年第4期44-48,共5页

生物液液相分离可产生无膜细胞器或生物分子凝聚体,它们参与了RNA代谢、核糖体生物合成和信号转导等众多重要的生物学过程。相分离异常可导致癌症和神经退行性疾病等的发生。细胞是生物体结构和功能的基本单位,细胞内部每时每刻都在进... 生物液液相分离可产生无膜细胞器或生物分子凝聚体,它们参与了RNA代谢、核糖体生物合成和信号转导等众多重要的生物学过程。相分离异常可导致癌症和神经退行性疾病等的发生。细胞是生物体结构和功能的基本单位,细胞内部每时每刻都在进行着成百上千种生物化学反应以保证生命的持续维持。为实现这些反应有序进行并受到精准严格的调控,细胞演化出细胞器结构,如生物氧化反应主要在线粒体完成。 展开更多

关键词 相分离 无膜细胞器 生物凝聚体 神经退行性疾病

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无膜细胞器与细胞应激反应关系的研究进展 被引量：1

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作者 江天晴 邓诣群 文继开 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期136-147,共12页

无膜细胞器是缺乏分隔膜的细胞区室。无膜细胞器在多个生物学过程中发挥着关键作用,包括基因转录、RNA代谢、翻译、蛋白质修饰和信号转导等。细胞在受到外界刺激时,会产生应激反应,维持细胞稳态。而由液–液相分离(Liquid-liquid phase ... 无膜细胞器是缺乏分隔膜的细胞区室。无膜细胞器在多个生物学过程中发挥着关键作用,包括基因转录、RNA代谢、翻译、蛋白质修饰和信号转导等。细胞在受到外界刺激时,会产生应激反应,维持细胞稳态。而由液–液相分离(Liquid-liquid phase separation)驱动而形成的无膜细胞器具有类液体特性,可以快速响应压力,在细胞应激反应中发挥重要作用。本文以应激颗粒、P–小体、核仁和卡哈尔体为无膜细胞器代表,总结了无膜细胞器与应激反应的关系,以及无膜细胞器与疾病的联系。 展开更多

关键词 无膜细胞器 应激反应 稳态 相分离

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液-液相分离:细胞内的调控机制和疾病发展 被引量：1

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作者 王丽 王拥军 +3 位作者 万兵 张允雷 郭忠良 张秀伟 《激光生物学报》 CAS 2024年第2期97-107,共11页

液-液相分离(LLPS)作为细胞内的生物-物理现象,在细胞调控、信号传导和生物过程中发挥着重要作用,近年来引起了广泛的关注。本文从LLPS的基本概念、形成机制、生理功能以及与疾病的关联等方面进行探讨,同时展望未来研究的方向和潜在应用... 液-液相分离(LLPS)作为细胞内的生物-物理现象,在细胞调控、信号传导和生物过程中发挥着重要作用,近年来引起了广泛的关注。本文从LLPS的基本概念、形成机制、生理功能以及与疾病的关联等方面进行探讨,同时展望未来研究的方向和潜在应用。LLPS的研究为我们深入理解细胞内的调控机制和疾病发展提供了新的视角,同时也为药物开发和生物技术的创新带来了新的可能性。 展开更多

关键词 液-液相分离 无膜细胞器 调控机制 生理功能 疾病发展

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细胞蛇:细胞器家族的新成员 被引量：2

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作者 刘冀珑 《科学》 2017年第5期12-16,F0002,共6页

细胞器是细胞的组成部分，其发现有近200年的历史．由于成像技术的限制，经典的细胞器大多是有膜结构。近10年来，越来越多的无膜细胞器被发现，其中典型代表是一类包含代谢酶的蛇形结构——细胞蛇，这种以CTP合成酶为组分的细胞器的发... 细胞器是细胞的组成部分，其发现有近200年的历史．由于成像技术的限制，经典的细胞器大多是有膜结构。近10年来，越来越多的无膜细胞器被发现，其中典型代表是一类包含代谢酶的蛇形结构——细胞蛇，这种以CTP合成酶为组分的细胞器的发现更新了人们对细胞内代谢结构及其调控机理的认识，进一步探索这类细胞器家族新成员的功能和生物学意义也是细胞生物字的前沿热点。 展开更多

关键词 CTP合成酶 代谢 代谢酶 果蝇 无膜细胞器 细胞蛇

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细胞系统的“神秘”组织模式

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作者 吴嘉乐 胡薇 《生物学教学》 北大核心 2024年第3期5-8,共4页

细胞区室化是细胞高效有序地组织复杂生化反应的结构基础。细胞不仅能以生物膜系统形成有膜细胞器,而且还能以相分离形成无膜细胞器,实现细胞区室化。本文综述了发生在细胞中的相分离的发现、机制和功能,为细胞结构与功能的教学提供一... 细胞区室化是细胞高效有序地组织复杂生化反应的结构基础。细胞不仅能以生物膜系统形成有膜细胞器,而且还能以相分离形成无膜细胞器,实现细胞区室化。本文综述了发生在细胞中的相分离的发现、机制和功能,为细胞结构与功能的教学提供一定的参考。 展开更多

关键词 无膜细胞器 相分离 细胞区室化

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长非编码RNA在相分离调控中的作用

6

作者 杨新玲 张栋栋 常晓彤 《中国生物化学与分子生物学报》 北大核心 2025年第3期384-392,共9页

相分离是细胞内生物分子由单一均相混合物形成2种不相溶的液滴凝聚体过程,是细胞内分子凝聚体和无膜细胞器形成的主要驱动力。相分离不仅在多种生理活动中发挥重要的动态调控作用,而且调控神经退行性疾病和癌症等多种疾病的发生发展。... 相分离是细胞内生物分子由单一均相混合物形成2种不相溶的液滴凝聚体过程,是细胞内分子凝聚体和无膜细胞器形成的主要驱动力。相分离不仅在多种生理活动中发挥重要的动态调控作用,而且调控神经退行性疾病和癌症等多种疾病的发生发展。已有研究发现,长非编码RNA(lncRNA)与相分离密切相关,这为理解lncRNA的作用机制打开了新的视角,成为近年来非编码RNA领域的研究热点。本文重点介绍了LncRNA SLERT作为分子伴侣与DDX21蛋白相互作用,影响核仁纤维中心区/高密度纤维区(FC/DFCs)的相分离;LINC00657(NORAD)与PUM蛋白形成NP小体,驱动PUM蛋白的相分离而抑制其活性,促进基因组的稳定性;dilncRNA调控DNA损伤应答小RNAs(DDRNA)、p53结合蛋白1(53BP1)的相分离,lncRNA LINP1相分离液滴与Ku蛋白结合促进DNA损伤修复;LncRNA SNHG9、MELTF-AS1、MALR分别驱动LATS1、YBX1、ILF3蛋白质的相分离发挥促癌lncRNAs作用,GIRGL、LncFASA分别调控CAPRIN1、PRDX1的相分离在癌症发展中发挥抑癌基因作用;lncRNA XIST通过相分离驱动X染色体失活的研究。总之,本文综述了lncRNAs通过调节相分离在细胞核无膜细胞器的形成、基因组稳定性与DNA损伤修复、肿瘤发生发展和X染色体失活等病理生理过程中的最新研究进展。本文表明长非编码RNA可通过调节相分离,参与多种病理生理过程,有望为相分离介导的疾病的治疗提供新的方向。 展开更多

关键词 相分离 长非编码RNA 无膜细胞器 DNA损伤修复 癌症 X染色体失活

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液-液相分离在细胞信号调控过程中的作用机制 被引量：1

7

作者 窦志慧 王玉佩 张红 《中国生物化学与分子生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1013-1023,共11页

近年来,液-液相分离(简称相分离)因其独特的功能与组织性,在细胞生物学研究中发展迅速。细胞内部分蛋白质及核酸(多为RNA)等生物大分子通过由多种弱多价相互作用及构象熵共同介导的相变(phase transition)形成无膜细胞器(membraneless o... 近年来,液-液相分离(简称相分离)因其独特的功能与组织性,在细胞生物学研究中发展迅速。细胞内部分蛋白质及核酸(多为RNA)等生物大分子通过由多种弱多价相互作用及构象熵共同介导的相变(phase transition)形成无膜细胞器(membraneless organelles, MLOs)。这些无膜结构具有明显的流体性质,包括其圆形外表、可浸润、滴落和彼此融合,并具有动态的内部成分交换。在体内形成的无膜细胞器,广泛参与到包括细胞膜信号传导、膜结合蛋白质组装、染色质重塑、RNA代谢、突触传递、活跃转录中心形成、有丝分裂结构形成,以及蛋白质病理性转变等多种重要的细胞内信号调控过程。本文从相分离的研究背景,相分离发生的分子机制,正常相分离过程参与的多种细胞生理活动,异常相分离与神经性疾病及癌症发生的关系等方面,阐述了生物大分子的相分离在细胞信号调控过程中的普遍性及重要作用,并对研究相分离的实验技术和常用的相分离数据库进行了介绍。生物大分子相分离行为的发现,为重新理解众多结构及细胞生物学现象提供了全新的角度,生物大分子相分离可能作为一种新的生物学过程,帮助重新认识众多信号通路的调控方式,也有望为相关疾病的治疗提供新的方向。 展开更多

关键词 液-液相分离 多价相互作用 无膜细胞器 信号调控 神经退行性疾病

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生物大分子相分离及其在转录调控中的功能 被引量：1

8

作者 赵相东 王乐 +4 位作者 马卢杰 谢德宝 高梦迪 孟亚南 曾凡力 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第4期743-753,共11页

相分离(phase separation)是包括蛋白质、核酸在内的生物大分子形成凝聚体或无膜细胞器(membraneless organelles,MLOs)的基本组织原理。已发现生物大分子发生相分离需要一些典型的内在特征条件,如无序区域、模块化结构域、多价相互作... 相分离(phase separation)是包括蛋白质、核酸在内的生物大分子形成凝聚体或无膜细胞器(membraneless organelles,MLOs)的基本组织原理。已发现生物大分子发生相分离需要一些典型的内在特征条件,如无序区域、模块化结构域、多价相互作用等。生物大分子相分离在许多重要细胞活动中发挥关键功能,近年来基因转录调控中生物大分子相分离成为研究热点。RNA聚合酶、转录因子(transcription factors,TFs)、超级增强子(super enhancers,SEs)等转录调控元件都通过相分离发挥重要作用。而且转录调控过程中的相分离与癌症发生密切相关。本文就生物大分子相分离形成的内在特征条件和相分离在转录调控中的重要作用进行综述,为理解基本细胞活动和癌症中的基因调控提供参考。 展开更多

关键词 无膜细胞器 相分离 转录调控 生物大分子 癌症

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应激颗粒与神经退行性疾病 被引量：2

9

作者 马绥斌 张孟俊 王波 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期436-445,共10页

应激颗粒是一类无膜细胞器,主要由RNA与RNA结合蛋白(RBP)组成.在受到外界压力刺激后,RBP结合相应的信使RNA,主要通过液-液相分离过程促进应激颗粒形成.应激颗粒的动态变化过程与神经退行性疾病密切相关.本文综述应激颗粒的组装、去组装... 应激颗粒是一类无膜细胞器,主要由RNA与RNA结合蛋白(RBP)组成.在受到外界压力刺激后,RBP结合相应的信使RNA,主要通过液-液相分离过程促进应激颗粒形成.应激颗粒的动态变化过程与神经退行性疾病密切相关.本文综述应激颗粒的组装、去组装及其参与神经退行性疾病的调控过程和机制,为这些疾病的有效治疗提供新的思路. 展开更多

关键词 应激颗粒 RNA结合蛋白 无膜细胞器 相分离 神经退行性疾病

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生物大分子相分离在植物中的研究进展 被引量：1

10

作者 金星 安黎哲 宋渊 《西北植物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期886-900,共15页

细胞中存在种类繁多的无膜细胞器,在感知环境信号,基因表达调控,RNA加工等过程中发挥了重要的作用,而生物大分子相分离被证明是无膜细胞器形成的主要方式。文章介绍了生物大分子相分离的概念与特征,总结了有关相分离在植物对环境信号响... 细胞中存在种类繁多的无膜细胞器,在感知环境信号,基因表达调控,RNA加工等过程中发挥了重要的作用,而生物大分子相分离被证明是无膜细胞器形成的主要方式。文章介绍了生物大分子相分离的概念与特征,总结了有关相分离在植物对环境信号响应中的研究进展,并对相分离在植物中的生物学功能进行了分类,以期解析相分离在植物生长发育和逆境适应中的作用机理,揭示植物无膜细胞器的本质与功能。 展开更多

关键词 生物大分子 相分离 植物 无膜细胞器 基因表达

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翻译后修饰介导的相分离在神经退行性疾病中的作用

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作者 周洋洋 孙星 叶茂 《中国生物化学与分子生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期545-552,共8页

近几年,生物大分子的液-液相分离(liquid-liquid phase separation, LLPS)的研究受到极大关注。相分离是指生物大分子在细胞内的一种特殊动态聚集状态,处于相分离态的生物大分子,例如蛋白质也被比作“无膜细胞器”。这类无膜细胞器介导... 近几年,生物大分子的液-液相分离(liquid-liquid phase separation, LLPS)的研究受到极大关注。相分离是指生物大分子在细胞内的一种特殊动态聚集状态,处于相分离态的生物大分子,例如蛋白质也被比作“无膜细胞器”。这类无膜细胞器介导细胞的各种生理活动和功能,对细胞的基因表达、信号传导、应激响应等有着重要的作用。在正常的生理状态下,体内相分离是动态变化且维持稳态性,一旦出现异常的相分离则预示着疾病的发生,包括神经退行性疾病、肿瘤和炎症等。神经退行性疾病是神经元和神经髓鞘功能异常或丧失进而出现认知、运动和语言障碍的一类疾病,这类疾病的发病机制主要包括基因突变、蛋白质异常聚集、氧化应激异常和线粒体功能异常等。神经退行性疾病中蛋白质异常聚集被证明是相分离现象,例如Tau(microtubule-associated protein-Tau)异常相分离诱发的阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)、FUS(fused in sarcoma/translocated in liposarcoma)相分离诱发的肌萎缩脊髓侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)等。蛋白质的翻译后修饰(PTM)在调控细胞功能中具有重要作用,通过磷酸化、甲基化、乙酰化等修饰影响蛋白质相分离的发生和进程。本文将从蛋白质相分离的概念、相分离发生的生物化学基础以及翻译后修饰调控的相分离在神经退行性疾病的作用进行阐述。 展开更多

关键词 翻译后修饰 液-液相分离 神经退行性疾病 无膜细胞器

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相分离介导细胞内短距离囊泡运输

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作者 吴先登 裘骅 张明杰 《中国细胞生物学学报》 CAS CSCD 2024年第5期871-880,共10页

细胞内的囊泡运输大致分两类,一类是经典的马达蛋白与细胞骨架依赖性的长距离运输,另一类是局域的短距离运输。短距离运输也有明确的方向,却不依赖马达蛋白或细胞骨架,长期以来科研人员对短距离囊泡运输的原理缺乏清晰的理解。以突触囊... 细胞内的囊泡运输大致分两类,一类是经典的马达蛋白与细胞骨架依赖性的长距离运输,另一类是局域的短距离运输。短距离运输也有明确的方向,却不依赖马达蛋白或细胞骨架,长期以来科研人员对短距离囊泡运输的原理缺乏清晰的理解。以突触囊泡(synaptic vesicle,SV)的定向转运为例,该研究发现了一种新的由相分离介导的、钙信号调控的、定向的运输方式。具体来讲,一个名为Pclo(Piccolo)的支架蛋白,通过与囊泡发生受钙信号调控的相分离,一方面介导囊泡从储备池的提取,另一方面促进囊泡在活性区的栓系。此外,该研究还发现,在普通的动物细胞中,TFG(Trk-fused gene)的相分离可以介导COPII(coat protein complex II)囊泡从内质网(endoplasmic reticulum,ER)到内质网–高尔基体中间体(ER-Golgi intermediate compartment,ERGIC)的转运。因此,相分离提供了一种普适的介导短距离囊泡定向运输的方式。 展开更多

关键词 相分离 无膜细胞器 囊泡运输 突触囊泡循环

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液-液相分离在发育性疾病中的研究进展

13

作者 吴卓轩 王甲河 周陈晨 《中华口腔医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期191-196,共6页

真核细胞内存在膜结合细胞器以及无膜区室,它们将细胞核和细胞质分成不同的亚区域并允许特定的生化反应发生。膜结合细胞器的生理机制已经被广泛表征,但是无膜区室的形成和功能尚未被研究透彻。过去10年,关于液-液相分离(LLPS)在无膜细... 真核细胞内存在膜结合细胞器以及无膜区室,它们将细胞核和细胞质分成不同的亚区域并允许特定的生化反应发生。膜结合细胞器的生理机制已经被广泛表征,但是无膜区室的形成和功能尚未被研究透彻。过去10年,关于液-液相分离(LLPS)在无膜细胞器形成过程中的作用研究取得了重大进展。LLPS作为细胞生化反应的聚集分离机制,与信号传导、基因转录调控等多种生理过程相关,而异常的LLPS可能会导致发育性疾病的发生。本综述讨论了LLPS的发生机制以及异常LLPS与发育性疾病关系的最新进展,并讨论了这些进展如何为开发基于LLPS的治疗手段提供帮助。 展开更多

关键词 细胞区室化 液-液相分离 发育性疾病 无膜细胞器 固有无序区域

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生物大分子相分离领域的研究进展回顾与展望 被引量：1

14

作者 何世明 王实 吝易 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第30期4486-4499,共14页

蛋白质和核酸等生物大分子通过相分离在细胞特定区域富集,形成无生物膜包被的生物分子凝聚体,也称无膜细胞器,为细胞实现了精细区室化.生物大分子相分离由分子间复杂而又特异的多价相互作用驱动,所形成的无膜细胞器具有独特的物理特性,... 蛋白质和核酸等生物大分子通过相分离在细胞特定区域富集,形成无生物膜包被的生物分子凝聚体,也称无膜细胞器,为细胞实现了精细区室化.生物大分子相分离由分子间复杂而又特异的多价相互作用驱动,所形成的无膜细胞器具有独特的物理特性,如流动性、融合与分裂能力、表面张力等.将相分离理论引入生物学研究,为深入理解生命活动的分子机制提供了新颖的视角.近年来的研究揭示了生物大分子相分离在众多基本生物过程中的作用,包括稳定染色质结构、调节基因表达、调控RNA加工、成熟及蛋白质翻译等.此外,相分离动态灵活的特征也使其成为细胞响应内外信号刺激,以及不同细胞类型维持特异亚细胞结构的一种重要方式.本综述回顾了从生物大分子相分离发现至今的研究进展:首先概述了无膜细胞器的早期研究历史,旨在梳理相分离理论引入前无膜细胞器的研究脉络;其次探讨了相分离的分子机制及生物分子凝聚体的理化性质,阐释了串联重复结构域和内在无序区域介导的两种相分离发生机制,并引申出其理化性质与生物功能的相关性;后续重点讨论了无膜细胞器的众多生物学功能,突出了无膜细胞器在不同细胞不同环境中功能的多样性和特异性;最后总结了相分离领域内亟需回答的问题,并展望了未来领域在成分分析、基础理论、细胞功能、疾病关系、药物开发以及新技术应用等方面的研究前景. 展开更多

关键词 生物大分子相分离 生物分子凝聚体 多价相互作用 无膜细胞器

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植物中相分离研究进展 被引量：1

15

作者 王赟颖 李昌轩 +1 位作者 李瑶曦 方晓峰 《中国科学：生命科学》 CSCD 北大核心 2024年第7期1144-1158,共15页

过去十多年相分离在生物学中的发展为生物学研究提供了新的视角.相分离是目前生物学领域最前沿的研究方向之一.植物在生长发育过程中,往往面对着外界环境条件,如光照、温度、水分、机械刺激等的剧烈变化,这要求植物细胞短期内发生快速... 过去十多年相分离在生物学中的发展为生物学研究提供了新的视角.相分离是目前生物学领域最前沿的研究方向之一.植物在生长发育过程中,往往面对着外界环境条件,如光照、温度、水分、机械刺激等的剧烈变化,这要求植物细胞短期内发生快速基因表达调控以应对这些生存环境的变化.近几年的研究发现,植物细胞中生物大分子通过相分离形成的无膜细胞器通过区室化、浓缩生物大分子等方式影响诸多细胞生命活动,在生长发育以及响应胁迫过程中起重要作用.本文阐释了生物大分子液-液相分离发生的原理和行使的功能,总结了近年来植物领域中的相关研究,并讨论了液-液相分离未来在植物领域中的发展前景. 展开更多

关键词 相分离 无膜细胞器 植物生长发育 植物逆境

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蛋白液-液相分离调控植物发育及胁迫应答研究进展 被引量：1

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作者 黄鑫华 刘伟 +1 位作者 田世平 陈彤 《植物学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期946-955,共10页

细胞是生物体结构和功能的基本单位,有膜或无膜包裹的细胞器在细胞内特定的空间各司其职。然而,无膜细胞器的形成机制和功能仍有待进一步解析。研究表明,液-液相分离(LLPS)可以使细胞内的特定分子聚集形成凝聚体,进而发挥重要作用。随... 细胞是生物体结构和功能的基本单位,有膜或无膜包裹的细胞器在细胞内特定的空间各司其职。然而,无膜细胞器的形成机制和功能仍有待进一步解析。研究表明,液-液相分离(LLPS)可以使细胞内的特定分子聚集形成凝聚体,进而发挥重要作用。随着植物中LLPS研究的不断深入,相分离形成的凝聚体在植物生长发育和胁迫应答过程中的作用备受关注。该文对蛋白液-液相分离调节植物生长发育以及胁迫应答的研究进展进行综述,为深入研究LLPS在植物细胞中的工作机制提供参考。 展开更多

关键词 液-液相分离 无膜细胞器 分子凝聚体

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RNA邻近标记技术研究进展 被引量：4

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作者 王凯 王丽娜 +2 位作者 许晓莞 何雨薇 杨庆凯 《中国科学：生命科学》 CSCD 北大核心 2021年第12期1657-1667,共11页

RNA的空间分布对多种细胞生物学功能起着决定性作用,故绘制RNA的亚细胞空间分布图谱具有重要研究意义.但传统的生化方法很难富集无膜包被的亚细胞空间的RNA,而邻近标记技术的开发为不同亚细胞空间特别是无膜细胞器内的RNA与蛋白的分离... RNA的空间分布对多种细胞生物学功能起着决定性作用,故绘制RNA的亚细胞空间分布图谱具有重要研究意义.但传统的生化方法很难富集无膜包被的亚细胞空间的RNA,而邻近标记技术的开发为不同亚细胞空间特别是无膜细胞器内的RNA与蛋白的分离纯化提供了一种有效的方法.本文主要介绍了基于过氧化物酶、生物素连接酶、miniSOG酶和PafA酶开发的邻近标记技术的特点,并总结了各种邻近标记酶的优缺点以及在RNA邻近标记方面的应用. 展开更多

关键词 RNA邻近标记 亚细胞空间 RNA富集 无膜细胞器

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