动态量化细胞内元素硫和预测相关的基因转录通过拉曼光谱在活细胞中的Raman光谱

科学领域:

• 生物物理化学 生物物理化学
• 分子生物学分子生物学
• 频谱学是一种光谱学.

背景情况:

• 实时监测细胞代谢物和基因转录是至关重要的,但由于目前的破坏性测试方法具有挑战性.
• 现有的技术往往不能研究活细胞中的动态生物过程.

研究的目的:

• 开发一种非破坏性方法,将细胞内代谢物数量与活细胞中的基因转录动态联系起来.
• 通过细胞内元素硫和拉曼光谱在Thiophaeococcus mangrovi*中建立一个概念验证.

主要方法:

• 利用拉曼光谱法进行细胞内元素硫的非侵入性量化.
• 开发了一个计算的mRNA和Raman (mRR) 模型,以推断与元素硫代谢相关的基因转录.
• 在*Thiocapsa*和*Thiorhodococcus*属中验证了mRR模型,将预测与实时聚合酶链反应 (PCR) 进行比较.

主要成果:

• 证明了元素硫的拉曼光谱强度和 *T. mangrovi* 中的硫球蛋白的mRNA水平之间的显著线性相关性.
• 该mRR模型准确地预测了mRNA水平,显示了与基于PCR的基因表达分析的高度一致性.
• 成功验证了该模型在不同细菌系中的适用性.

结论:

• 开发的基于拉曼的方法允许对代谢物量进行非侵入性评估,并将其与活细胞中的基因表达特征联系起来.
• 这种方法为实时光谱绘制活生物系统中的各种"omics"提供了基础.
• 提供了一种强大的工具,可以在没有破坏性采样的情况下了解动态细胞过程.