Tracking Single mRNA Molecules in Live Cells

Authors : Hyungseok C Moon, Byung Hun Lee, Kiseong Lim, Jae Seok Son, Minho S Song and Hye Yoon Park


최근 10여년 간 많은 연구팀들이 살아있는 세포 안에서의 mRNA 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 연구해왔다. 그 중 대부분이 고해상도 이미지를 얻을 수 있고 Signal to ratio가 높은 형광 이미징 기술을 이용하고 있다. RNA 와 형광 이미징 기술에 대한 이해를 바탕으로 박혜윤 교수 연구팀은 살아있는 세포에서 mRNA 움직임을 다룬 해설논문을 Journal of Physics D: Applied Physics에 게재하였다. 이 논문에서는 본 연구실에서 직접 다루고 있는 MS2 system 뿐만 아니라, 살아있는 세포에서 mRNA를 형광으로 표시할 수 있는 다양한 방법들과 이를 볼 수 있는 imaging technique을 소개하고, 실제로 어떤 결과들이 보고되었는지 제시하였다.


mRNAs inside cells interact with numerous RNA-binding proteins, microRNAs, and ribosomes that together compose a highly heterogeneous population of messenger ribonucleoprotein (mRNP) particles. Perhaps one of the best ways to investigate the complex regulation of mRNA is to observe individual molecules. Single molecule imaging allows the collection of quantitative and statistical data on subpopulations and transient states that are otherwise obscured by ensemble averaging. In addition, single particle tracking reveals the sequence of events that occur in the formation and remodeling of mRNPs in real time. Here, we review the current state-of-the-art techniques in tagging, delivery, and imaging to track single mRNAs in live cells. We also discuss how these techniques are applied to extract dynamic information on the transcription, transport, localization, and translation of mRNAs. These studies demonstrate how single molecule tracking is transforming the understanding of mRNA regulation in live cells.