运用 mRNA 体外展示技术筛选胸苷酸合成酶 RNA 亲和肽

以体外选择方法筛选不同功能的核酸、肽和蛋白质是近年的研究热点, mRNA 体外展示是一种新兴的高效多肽选择技术,其基本原理是通过含嘌呤霉素寡核苷酸的 Linker 使 mRNA 与它编码的肽或蛋白质共价结合,形成 mRNA- 蛋白质融合体,这一方法已用于多种功能肽的鉴定 . 以 mRNA 体外展示技术进行了由大容量多肽库中 (>1013) 筛选胸苷酸合成酶 (thymidylate synthase , TS) RNA 亲和肽的研究,通过精密的实验设计,建立了一套完整有效的筛选方法,并对实验条件进行了优化 . 已进行了 8 轮筛选,结果表明,以 mRNA 体外展示技术获得的多肽分子,可以与 TS mRNA 亲和 . 将测序结果与初始肽库进行比较,发现亲和肽中碱性氨基酸及芳香族氨基酸含量明显增加,说明其在与 RNA 结合中具有重要作用 . mRNA 展示技术作为一种大容量文库的体外筛选方法,将广泛应用于与固定化靶物质具高度亲和性及特异性的多肽和蛋白质的筛选 .     

胸苷酸合成酶表达调控的分子机制

胸苷酸合成酶(thymidylate synthase,TS)是生物体内催化胸苷酸合成所必需的酶．多年来一直作为肿瘤化疗的重要靶酶。对TS基因调控机制的研究表明：基因扩增、转录、翻译和翻译后过程都参与了TS表达的调控。先前的研究表明：TS可与自身的mRNA结合形成TS-mRNA复合物,使mRNA翻译受阻,5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)等抗代谢药物可与TS蛋白结合,结合后的复合物不能与TS mRNA作用,导致体内TS的表达升高,是肿瘤细胞产生抗药性的重要分子机制之一。现对TS基因表达调控研究进展、翻译调控与抗药性产生的分子机制进行综述。     

斑马鱼胸苷酸合成酶与自身mRNA的相互作用

斑马鱼(zebrafish,Danio rerio)是生物学领域中公认的研究脊椎类生物的模式生物.胸苷酸合成酶(thymidylate synthase,TS)是DNA从头合成的限速酶,多年来一直作为肿瘤化疗的重要靶酶.前期的研究表明,人和大肠杆菌中TS能与自身的mRNA结合,在翻译水平上具有反馈抑制自调控现象.斑马鱼作为药物模型的研究已成为热点研究领域,为了探讨斑马鱼的胸苷酸合成酶的调控规律,以及与人TS的相关性,利用原核表达,纯化获得高均一性斑马鱼TS蛋白,采用凝胶迁移研究了TS和其mRNA的体外结合,采用免疫共沉淀:RT-PCR技术研究了它们在体内的相互作用,实验结果表明,斑马鱼的TS在体内外均与自身的mRNA存在特异性的相互作用.研究说明,斑马鱼和人的TS具有高度生物学过程相关性,为构建斑马鱼抗肿瘤药理模型提供了理论基础.     

RNP免疫沉淀技术在斑马鱼胸苷酸合成酶基因翻译调控研究中的应用

为检测斑马鱼胸苷酸合成酶基因的表达产物TS蛋白在体内是否结合于自身的mRNA,并进一步检测TS蛋白与c-myc mRNA的结合情况。采用免疫沉淀结合得到相应的RNA,即RNP免疫沉淀技术,进一步结合RT-PCR技术分析与蛋白结合的核酸序列,并用Western蛋白印迹分析了TS蛋白。结果显示,人的TS106单克隆抗体可以免疫沉淀斑马鱼的TS蛋白,抗体免疫沉淀的核酸中含有TS mRNA和c-myc mRNA。在斑马鱼中,TS蛋白在体内结合于自身的TS mRNA,并能结合c-myc mRNA,参与基因的表达调控,阐明了TS的翻译调控机制在体内条件下的作用方式,同时也为构建斑马鱼抗肿瘤药理模型提供了理论基础。     

牛泌乳素mRNA的分离及鉴定

本文报道了从牛脑垂体提取总RNA,经寡聚脱氧胸苷纤维素亲合层析分离获得牛脑垂体Poly(A)~+RNA。牛泌乳素mRNA经含羟甲基汞琼脂糖凝胶电泳分析,估计其长度约为1200个核苷酸。根据牛泌乳素的部分氨基酸序列推断并合成寡聚核苷酸探针,经Northern印迹杂交及放射自显影分析,证实了该mRNA中含有牛泌乳素mRNA的序列。在兔网织红细胞体外翻译体系中,牛泌乳素mRNA促进了~35S-甲硫氨酸参入,翻译合成的初级翻译产物能与兔抗羊PRL抗血清发生特异性免疫沉淀反应,SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳及放射自显影分析结果表明,牛泌乳素前体的分子量约25000。     

H5N2亚型禽流感病毒血凝素裂解位点碱性氨基酸对应mRNA核苷酸的二级结构分析

以H5N2亚型禽流感病毒毒株血凝素蛋白裂解位点碱性氨基酸为研究对象,对其密码子偏好性和对应mRNA序列的折叠二级结构特点进行研究和分析。旨在探讨裂解位点氨基酸对应mRNA核苷酸片段的二级结构与病毒致病力的关系,希望能对禽流感病毒的研究提供一些基础性信息。将mRNA样本按照序列等步长递增的方法,用RNAstructure 4．1程序预测这些样本的动态延伸折叠二级结构。序列和结构的分析结果：裂解位点的碱性氨基酸对富含腺嘌呤的密码子有强烈偏好;与碱性氨基酸对应的mRNA片段上的核苷酸主要位于折叠二级结构的单链环区,少数位于配对螺旋区。结果表明：裂解位点氨基酸对应的mRNA核苷酸形成发夹端环的大小与其碱性氨基酸的多少具有正相关性。     

胸腺嘧啶新的生物合成路径

胸腺嘧啶是由胸苷酸合成酶合成的,这种酶催化“2’-脱氧尿苷-5＇-单磷酸盐”的尿嘧啶部分的甲基化。传统的胸苷酸合成酶,包括人体的这种酶,利用1个活性点氨基酸侧链在该反应的这一阶段激发基质。     

中国淋巴囊肿病毒胸苷酸合酶基因结构特点及分析

胸苷酸合酶(Thymidylate synthase,TS)是进行DNA合成所必需的酶类,与细胞分化及肿瘤发生密切相关.淋巴囊肿病毒属于虹彩病毒科成员,是能引起百余种淡、海水鱼感染,并产生肿瘤的病毒病原.在己完成中国淋巴囊肿病毒株(Lymphocystis disease virus-China,LCDV-C)基因组序列测定的基础上,本文对位于LCDV-C基因组开放阅读框ORF 011L的TS基因结构、及其推定蛋白结构进行了分析.该基因全长858bp,GC含量为28.2%,编码一个长为286aa、分子量为32.7kD、等电点为7.1的推定蛋白,称之为中国淋巴囊肿病毒胸苷酸合酶(LCDV-CTS).该酶所具有的叶酸结合区在第44和70位氨基酸之间,dUMP结合区在第163和206位氨基酸之间,24个必需氨基酸具有高度保守性.二级结构预测结果显示LCDV-C TS含8个α螺旋,6个β折叠和23个环,表明其具备酶活性分子所有的柔性和可变性结构特征.这是迄今所知在脊椎动物虹彩病毒中唯一含两个完整结合区的TS.对来自包括LCDV在内二十个物种的TS结构进行同源性分析,显示LCDV-CTS被单独分为一枝.进一步对LCDV-C TS可能的起源途径及与宿主的作用等进行了探讨.     

CMP羟甲基化酶MilA中与甲基羟化过程相关的关键氨基酸定点突变分析

【目的】米多霉素生物合成起始反应的MilA蛋白可以使底物胞苷酸单磷酸(CMP)的胞嘧啶碱基C5位上形成羟甲基化,形成羟甲基化胞苷酸(HmCMP),MilA是迄今发现的首个能够高效利用CMP的羟甲基化酶。MilA属于脱氧胸苷酸合成酶(TS)和脱氧胞苷酸羟甲基化酶(CH)蛋白超家族,通过三维结构预测发现它们的三维结构非常相似,CH94上的丝氨酸曾被证明与胞嘧啶上甲基变成羟甲基过程有关,MilA102上对应的氨基酸为苏氨酸,TS91上对应的氨基酸为脯氨酸。因此,突变MilA上第102位的苏氨酸,考察该氨基酸对CMP和脱氧胞苷酸(dCMP)羟甲基化反应的影响。【方法】通过定点突变技术,将MilA第102位的保守氨基酸苏氨酸(Threonine,T)分别点突变成缬氨酸(Valine,V)和亮氨酸(Leucine,L)。【结果】体外酶活实验结果显示,相对于MilA,MilA T102V对于CMP的催化活性下降87.1%,对于dCMP的催化活性没有影响;而MilA T102L均丧失了对于两种底物的活性。【结论】这表明Thr102对于MilA催化底物CMP形成HmCMP至关重要;同时,失去活性的仅比缬氨酸和野生型苏氨酸的链长多出了一个碳原子,暗示其在与底物结合时形成了一定的空间位阻效应。Thr在102位点的功能经过自然进化的微调有可能已经达到最优化。     

中国淋巴囊肿病毒胸苷酸合酶基因结构特点及分析

胸苷酸合酶(Thymidylate synthase,TS)是进行DNA合成所必需的酶类,与细胞分化及肿瘤发生密切相关。淋巴囊肿病毒属于虹彩病毒科成员,是能引起百余种淡、海水鱼感染,并产生肿瘤的病毒病原。在已完成中国淋巴囊肿病毒株(Lymphocystis disease virus-China,LCDV-C)基因组序列测定的基础上,本文对位于LCDV-C基因组开放阅读框ORF011L的TS基因结构、及其推定蛋白结构进行了分析。该基因全长858bp,GC含量为28．2％,编码一个长为286aa、分子量为32．7kD、等电点为7．1的推定蛋白,称之为中国淋巴囊肿病毒胸苷酸合酶(LCDV-CTS)。该酶所具有的叶酸结合区在第44和70位氨基酸之间,dUMP结合区在第163和206位氨基酸之间,24个必需氨基酸具有高度保守性。二级结构预测结果显示LCDV-C TS含8个a螺旋,6个β折叠和23个环,表明其具备酶活性分子所有的柔性和可变性结构特征。这是迄今所知在脊椎动物虹彩病毒中唯一含两个完整结合区的TS。对来自包括LCDV在内二十个物种的TS结构进行同源性分析,显示LCDV-C TS被单独分为一枝。进一步对LCDV-C TS可能的起源途径及与宿主的作用等进行了探讨。     

mRNA翻译起始区二级结构改变对干扰素基因在大肠杆菌中翻译的影响

为研究mRNA翻译起始区结构与基因表达的关系,利用密码子的简并性,在不改变表达产物氨基酸序列的前提下定点突变α8干扰素及αA干扰素衍生物基因的5′端若干位点,使其与表达载体重组后转录形成的mRNA翻译起始区结构发生改变。SDS-PAGE及活性测定证实这些改变提高了外源基因的表达水平。RNA斑点印迹表明突变前后基因转录水平差别不大,表达水平的提高主要由于翻译效率的提高。mRNA翻译起始区二级结构预测提示其生成自由能(ΔG)的变化可能与表达水平的提高有关。     

金花茶查尔酮合成酶基因全长克隆与序列分析

利用RT-PCR和RACE方法,从我国珍稀植物金花茶(Camellia nitidissima)花瓣中获得了查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因的cDNA全长,命名为Cn-CHS,GenBank登录号HQ269804.碱基序列分析表明,Cn-CHS全长1 454bp,包含77 bp的5'非翻译区、207 bp的3'非翻译区和一个长为1 170 bp编码389个氨基酸的开放阅读框.氨基酸序列分析显示该基因编码的蛋白具有CHS家族保守存在的所有功能活性位点和特征性多肽序列.氨基酸序列比对分析表明,CnCHS与蔷薇科、杜鹃花科、茄科等植物的CHS相似性都在92%以上;与山茶科山茶属物种山茶(C.japonica)CHS完全一致;与茶(C.sinensis)CHS相似性达99%,有5个氨基酸位点存在差异,其中包括一个功能性位点.     

猪伪狂犬病毒鲁A株TK基因的序列测定及其结构功能与进化分析

对猪伪狂犬病毒鲁A株(PRV LA株)TK基因进行了克隆和序列测定,并分析比较了该序列与PRV NIA-3株、Ea株、SH以及HSV-1和VZV的同源性,结果表明:在全长1048bp的DNA序列中,包括着一个963bp的开放阅读框(ORF),可编码320个氯基酸组成的多肽;在整个TK基因的ORF内,PRV LA株与PRV NIA-3株、PRV Ea株、PRV SH株、HSV-1、VZV的TK基因比较,核苷酸的同源性分别为98.9%、99.5%、99.3%、36.4%、39.1%,氨基酸的同源性分别为98.4%、99.7%、98.7%、36.6%、37.2%.PRV LA株TK具有疱疹病毒胸苷激酶催化结构域的保守氨基酸共有序列和亚结构域特征序列.将PRV-LA TK、人类和小鼠的胸苷酸激酶、人类脱氧胞苷激酶、人类腺苷酸激酶的对应于这两个亚结构域的氨基酸用DNA Star分析的进化树表明,疱疹病毒的TK与人类和小鼠的胸苷酸激酶的亲缘关系比与人类脱氧胞嘧啶激酶的亲缘关系更近,因此疱疹病毒的TK基因在进化上可能起源于宿主细胞的胸苷酸激酶基因.     

核糖体展示研究进展

核糖体展示是一种无细胞系统,可以从文库中筛选蛋白质和多肽。翻译的蛋白质及其mRNA同时结合在核糖体上形成mRNA-核糖体-蛋白质三聚体,通过配体亲和分离得到功能性蛋白及其编码的mRNA,转换成对应的DNA后进行相关蛋白的表达,可用于抗体及蛋白质文库选择、蛋白质体外改造等,而且其可以展示较大的文库而不受细菌转化的限制,可对毒蛋白、蛋白酶敏感和不稳定的蛋白质进行筛选,也可在特定位点进行氨基酸修饰。就核糖体展示技术的研究进展及其在蛋白质进化和筛选方面的应用进行综述。     

第二套遗传密码的发现

若把信使RNA(mRNA)为不同氨基酸的编码称为第一套遗传密码,或经典的遗传密码,这里把以氨酰转移RNA(tRNA)合成酶为媒介,使一种氨基酸与适当的tRNA分子偶联的遗传密码叫做第二套遗传密码。人们早就发现在tRNA分子中,识别氨基酸的位点不都取决于反密码子,但长期以来没有破译氨基酸与tRNA之间的密码关系。最近美国麻省理工学院的Hou,Y—M和Schimmel,P首次发现,大肠杆菌丙氨酸tRNA中的G_3U_(70)单一碱基对是决定接受丙氨酸的密码。但它并不像第一套遗传密码中的     

枯草杆菌核糖体蛋白质突变对碱性蛋白酶基因表达的影响

用枯草杆菌体外转录-翻译偶联系统检测13种19株枯草杆菌核糖体蛋白质突变对碱性蛋白酶基因表达的影响,发现10种13株核糖体蛋白质突变能影响碱性蛋白酶基因的表达。其中依赖链霉素突变核糖体几乎不能翻译碱性蛋白酶mRNA。依赖链霉素突变在翻译层次抑制碱性蛋白酶基因的表达,但对中性蛋白酶基因的表达没有影响。在碱性蛋白酶mRNA翻译起始区有一个复合二级结构,用体外突变方法破坏其中一个,翻译效率提高8.2倍。依赖链霉素突变和抗链霉素突变核糖体的高级结构不同,与碱性蛋白酶mRNA 5'端片段的亲合力也有差异。由于碱性蛋白酶mRNA翻译起始区的复合二级结构和低起始强度以及依赖链霉素突变核糖体高级结构的改变,使依赖链霉素突变核糖体不能翻译碱性蛋白酶mRNA。     

紫稻(Oryza sativa L.)线粒体ATP合成酶 atp6 基因转录本 RNA 编辑

紫稻（Oryza sativa L.）细胞质雄性不育系紫稻A是本实验室构建的新型细胞质雄性不育系。本研究使用PCR、RT-PCR、DNA测序等技术,得到了紫稻细胞质雄性不育水稻不育系（樱香A）及其保持系（樱香B）线粒体atp6基因转录本cDNA序列。通过与基因组序列比对发现：樱香Aatp6cDNA序列中,没有发生RNA编辑;而樱香Batp6 cDNA序列中有16个编辑位点,在樱香B cDNA序列16个编辑位点位于15个密码子中,所编码的氨基酸均发生改变：在1003位点由C替换为T,导致原来编码谷氨酰胺密码子（CAA）成为终止密码子（TAA）,保证atp6 mRNA编码一个正常的ATP6多肽;而由于没有发生RNA编辑,樱香A mRNA就不能翻译成正常的多肽。研究表明,RNA编辑在合成正常的ATP6多肽的过程中具有至关重要的作用,同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关。     

八氢番茄红素合成酶(PSY)的生物信息学分析

目的:通过生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因(PSY)及氨基酸序列分析,并构建三维结构。方法:运用生物信息学方法对八氢番茄红素合成酶基因及其蛋白质序列的理化性质、亲/疏水性、信号肽、跨膜结构域、糖基化位点,磷酸化位点,二级结构,功能结构域和三级结构进行预测分析。结果:PSY基因含1239bp的开放阅读框,编码氨基酸数为412,为碱性不稳定蛋白;八氢番茄红素合成酶富含Arg、Leu、Ala、Ser、Val等氨基酸,为亲水性蛋白质;PSY为非跨膜蛋白,不含信号肽,具有多个磷酸化位点,α螺旋和无规卷曲是其主要结构元件。结论:用同源建模的方法构建其三维结构,得到合理模型,为采用生物工程提高番茄红素产量提供理论依据。     

胸苷酸合成酶的表达对原发大肠癌患者预后的影响

目的:研究表明大肠癌组织内胸苷酸合成酶(thymidylate systhase,TS)是独立于分期之外影响大肠癌预后的影响因子,TS高水平表达是预后的不良因素,并且与大肠癌患者应用氟脲嘧啶类或其衍生物类药物化疗疗效有关.本研究是探讨对于接受根治术后应用5-氟脲嘧啶或其衍生物化疗的原发性大肠癌患者,TS表达水平高低对患者预后的判断价值.方法:应用免疫组化法检测了89例大肠癌患者的石腊组织标本的TS表达水平.患者为Dukes'A期、B期、C期原发性大肠癌,均接受大肠癌根治术,术后接受5.氟脲嘧啶或其衍生物的4～6周期的化疗.结果:癌组织中TS表达水平比正常组织中TS表达水平高(67.8%vs 5.1%,P＜0.01).TS低表达患者与TS高表达患者总生存期、无病生存期无差异(P=0.1785,P=0.0798),多因素分析显示分期是唯一与生存期有关因素.结论:癌组织TS表达水平高低不能预测接受大肠癌根治术且术后接受5-氟脲嘧啶或其衍生物化疗的原发性大肠癌患者的预后,但TS表达水平高的患者可能从辅助化疗中获益.     

甜菜坏死黄脉病毒RNA3序列分析及在大肠杆菌中的表达

以G1株系的甜菜坏死黄脉病毒(BNYVV)RNA3为模板,以Oligo(dT)_(15)为引物合成cDNA第一链,以RNA3特异引物合成cDNA第二链。然后将双链DNA克隆在pGEM3zf(+)载体中。通过限制性内切酶图谱分析,构建了五个亚克隆,完成全序列1776bp的序列测定(不含Poly(A)尾巴)。对核苷酸序列和推测的氨基酸序列分析结果发现,RNA3含三个开放阅读框架(ORF),分别编码三个多肽,即P25、P4.6和蛋白N。与法国F2株系RNA3在核昔酸水平上的同源率达96.8％,相应的CRF F25、ORF P4.6和ORFN编码多肽的同源率分别为93.6％、93.2％和92.3％。P25含一个钉指结构(zinc finger),和酸性及碱性区域;蛋白N为疏水蛋白。ORF以外的两端序列高度保守,且3'端可形成双发卡结构(double hairpin motif),说明这段序列在病毒侵染或复制中有十分重要的作用。进一步将RNA3 eDNA体外定点突变后使P25 ORS 与卢-半乳糖苷酶基因位于同一阅读框架以表达卢-半乳糖苷酶和P25融合蛋白,在诱导产物中检测到卢-半乳糖苷酶与P25的融合蛋白已在大肠杆菌中得到表达。