水稻基因组中的tRNA和rRNA基因

在最近完成测序的水稻籼稻和粳稻两个亚种基因组中,各找到564和519个较为可靠的tRNA基因,进一步证实了于2002年发表的基于基因组序列草图的分析结果。修正的摆动假设,即至少需要46种tRNA基因才能译出61种可能的反密码子,在这两个亚种中均准确成立。在这46种tRNA中,有些在籼稻和粳稻中的序列均全同。有18种水稻tRNA与拟南芥中的相应序列全同。在籼稻基因组序列中还发现了384个5S rRNA基因,一批17S和5．8S rRNA基因以及一个25S rRNA基因。这些rRNA基因的不完备是由于它们通常以串接阵列形式存在于异染色质区域,而后者在全基因组霰弹法测序中不易完整测出。在tRNA和rRNA基因序列之间发现了多处互补片段,这将有助于研究它们的进化和相互作用。     

籼稻基因组中的tRNA研究

在籼稻基因组的127551个重叠群中, 共发现了596个tRNA基因, 其中有3 个携带硒代半胱氨酸的tRNA基因和一个抑制型tRNA基因. 除了上述4 个特殊的tRNA基因外, 592 个tRNA可按密码子分成45 种, Guthrie等人提出的修正摆动假设完全成立. 在这些重叠群中, 还发现了27个假基因, 但未发现trnT-CGU基因, 这可能是由于现有序列数据的不完备. 在上述592个tRNA基因中, 可能存在冗余, 而且还可能再有新发现. 研究了水稻基因中密码子的使用与tRNA基因的数目之间的关系. 从水稻的两个栽培亚种——籼稻和粳稻的叶绿体基因组中, 各发现了33 个tRNA基因, 经多重联配发现, 两组tRNA基因完全相同     

草菇密码子偏好性分析

以草菇全基因组编码序列为研究对象,利用软件CodonW1.4.2分析草菇基因组密码子使用模式,确定了草菇的24个最优密码子。利用Create a condon usage table(CUSP)程序分析计算草菇密码子使用频率,并将它与人、酵母、拟南芥、小鼠、斑马鱼、果蝇6个代表性物种及灰盖鬼伞、双孢蘑菇、香菇、平菇4个食用菌进行比较。结果显示草菇密码子偏好性与人、酵母、拟南芥、小鼠、斑马鱼、果蝇和平菇都有较大的差异,与灰盖鬼伞、双孢蘑菇、香菇的密码子偏好性差异较小。利用软件SPSS16.0聚类分析表明密码子偏好性差异大小在一定程度上反映物种间的进化关系,可作为研究物种进化关系的参考。首次以食用菌全基因组为分析对象,解析草菇的密码子偏好性,并将其与其他生物进行比较,这些将为不同来源的外源基因在草菇中的异源表达提供重要参考。     

鲤鱼线粒体tRNA^phe基因结构的特异性

在脊椎动物线粒基因组的研究中。迄今为止已测定了人、牛、大鼠、爪蟾、鲸鱼、海豹、鸡等动物线粒体基因组的全序列。结果表明,脊椎动物线粒体基因组结构排列非常紧密。22个tRNA基因分布于结构基因和rRNA基因之间,并随其临近的基因一起转录,随后被精确地剪切焉,继续加工成熟。线粒体tRNA与细胞质tRNA相比有许多不同之处,如D环碱基数明显减少：TψC环中缺少T54－C－Pu－A序列：且各个臂上有高比例的碱基错配;同时在线粒体rRNA中A＋U含量很高。目前有报道指出线粒体中某些tRNA三叶草结构的变化与物种的进化相关联,但这一说法是否具有普遍性尚须探讨。我们最近完成了鲤鱼线粒体tRNA^phe基因的结构分析（图一）,并将其与上述已报导的几种脊椎动物粒体tRNA^phe基因进行了比较（表一）,发现这些tRNA^phe基因的D臂上都存在一个13bp的强保守区,而其它21种线粒体tRNA基因上的这一区域都是最不保守的。我们将此保守区前7个碱基与真核生物RNAPollIII识别的A区相比较,发现RNAPolIII识别的A区的3个强保守碱基在大事箕类型与碱基排列位置上完全与此保守区相同（图二）。考虑到tRNA^phe基因在线粒体基因组上位于置换环区和线粒体rRNA基因编码区之间这一特殊区域内,这种结构上的特殊性暗示着tRNA^phe基因与其它tRNSA基因在功能上存在着差异。鲤鱼线粒体tRNA^phe基因位于D环与12sRNA基因之间,由重链编码,长度为67bp,同哺乳动物线粒体tRNA基因一样,也不编码3′端的CCA序列。鲤鱼线料体tRNA^phe基因G＋C／A＋U＝0．76,可见其A＋U含量明显高于细胞质tRNA,从其二级结构上看,其氨基酸臂富含GC 对,存在二个错配碱基对,TψC环无TψC序列,T茎也有高比例的错配,且无细胞质tRNSA中特有的那组G－C对,D环由6个碱基组成,其D臂完全互补配对。在已知种类的线粒体其他tRNA基因结构中,反密码环最为保守,其次为氨基酸臂,D环和T环及其相应的臂最不保守。但是在tRNA^phe基因中最保守的却是D环的臂。这种tRNA^phe基因结构上的不寻常性,显示了其功能上的不寻常性,目前人们普遍的看法是线粒体tRNA^phe基因在其转录过程中,还起着识别转录本加工信号的作用,但这一过程的细节目前还不甚清楚。从结构上看,tRNA^phe基因 位于线粒体基因组D环一侧,而D环上具有重链复制启动始点和重链轻链转录调控区。在绝大多数由重链编码的基因中,tRNA^phe基因是被首先转录的基因,同时也是在各种成熟RNA转录本中,必须被剪切下来的tRNA。由此可见tRNA^phe基因在转录水平以及转录后的加工水平上均具有特殊的调控作用。我们推测脊椎动物tRNSA^phe其D臂上强保守结构的存在,也正是这种作用的一种反映。关于tRNA^phe基因结构与功能的关系及其表达调控特性的研究正在进行中。     

家蚕线粒体ND2、COⅠ和若干tRNA基因的克隆及序列分析

克隆并测定了家蚕（Bombyx mori）线粒体基因组3468bp的EcoRⅠ和HindⅢ双酶一段序列,根据序列同源性比较,该DNA片段包括3个蛋白质编码基因：ND2基因、COⅠ基因和COⅡ基因5′端399bp的序列,以及6个tRNA基因和一个尚待确定的tRNA^Met基因。家蚕与果蝇的ND2基因序列同源性约69.7%,COⅠ基因的同源性约83.8%,COⅡ基因5′端的同源性约80％,这表明细胞色素氧化酶基因在物种间比烟酰胺腺漂呤二核苷酸脱氢酶基因保守,6个推定的tRNA基因序列与果蝇相应tRNA基因序列差异较大,另外,除tRNA^Chn基因的二级结构相似外,其它tRNA基因的二级结构与果蝇相应tRNA基因的二级结构也有较大差异。     

猛禽类15种鸟类线粒体tRNA基因序列及二级结构的比较研究

利用PCR方法扩增13个猛禽类物种线粒体基因组中3个主要的tRNA基因簇：IQM(tRNA^lle-tRNA^gln-tRNA^Met)、WANCY(tRNA^Trp-tRNA^Ala-tRNA^Asn-tRNA^Cys-tRNA^Tyr。)和HSL(tRNA^His-tRNA^Ser(AGY)-tRNA^Leu(CUN)),测序后结合GenBank已登陆的游隼和普通鵟相应序列探讨猛禽类共15种鸟类的分子系统进化。3个目的片段长度分别为212～214bp、353～362bp、205～208bp,通过比较这些tRNA基因序列和二级结构差异,发现可变核苷酸位点占47％,这些变异中67％出现在环区,且存在插入和(或)缺失。茎区相对保守,其中一些变异如双链的互补性碱基突变、G-U配对等对于维系tRNA二级结构的稳定性非常重要。以夜鹰为外群分别构建了15个猛禽类物种共11个线粒体tRNA基因全序列和茎区序列的NJ树和MP树．其中基于全序列的系统发育树分支具有较高的自引导值,因此该数据集所反映的猛禽类系统发育关系可能更接近真实水平。系统发育分析显示,隼形目鹰科更接近于鸱鹗科而不是隼科,而草鹗科的分类地位也与传统的形态学和DNA-DNA杂交数据的结论存在分歧。比较物种问tRNA基因二级结构发现,部分tRNA基因中的核苷酸插入和缺失特征在科水平具有共同衍征,提示这些特征对于猛禽类科间系统发育关系具有较高的参考价值。     

3株杂色鲍致病菌——副溶血弧菌的16S-23SrDNA间区序列的分析

以细菌的16S rDNA 3′端和23S rDNA 5′端的高度保守区为引物,扩增了3株杂色鲍致病菌—副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）的16S23S rDNA 间区,克隆到pGEMT载体上,测序。用BLAST和 DNAstar软件对16S23S rDNA间区序列及其内的tRNA基因进行比较分析。结果表明副溶血弧菌ZSU008和ZSU009测出的16S23S rDNA 间区均有6条,间区类型也相同,分别为IGSGLAV、IGSGLV、IGSAG、IGSIA、IGSG和IGS0。其中IGSGLAV最大,包含tRNAGlu、tRNALys、tRNAAla和tRNAVal基因;IGSGLV包含tRNAGlu、tRNALys和tRNAVal基因;IGSAG包含tRNAAla和tRNAGlu基因;IGSIA,则为tRNAIle和tRNAAla基因;IGSG仅包含tRNAGlu基因;而IGS0最小,未包含任何tRNA。菌株ZSU010测出的16S23S rDNA IGS序列有5条,除缺少IGSAG外,其余的IGS类型均与ZSU008和ZSU009相同。与GenBank 内的副溶血弧菌IGS序列比较,发现副溶血弧菌所有类型的IGS的tRNA基因两端的非编码区具有较高的种内同源性。16S23S rDNA 间区结构的差异为建立一种新的副溶血弧菌检测方法奠定了基础。     

真核生物细胞质tRNA生物合成研究的进展

tRNA是蛋白质翻译机器中的必需成分,它对细胞的生长和增殖及器官的发育起着决定性作用.tRNA生物合成包括tRNA基因的转录、转录后的加工和修饰.对tRNA生物合成的研究还包括tRNA在细胞中的运输、tRNA生物合成的质量监控及其与其他重要细胞途径（如mRNA生物合成、DNA损伤应答和细胞周期）之间的相互作用,以及tRNA生物合成在生长发育和疾病中的作用.本文主要介绍了近年来真核生物细胞质tRNA生物合成研究的一些重要进展.     

白纹佛蝗线粒体全基因组序列

通过长PCR扩增线粒体全基因组进行保守引物步移法结合克隆测序技术,对白纹佛蝗mtDNA 全序列进行了测定和分析.结果表明:白纹佛蝗线粒体基因组全长15 657 bp,包含13 个蛋白编码基因、22个tRNA 基因和2 个rRNA 基因以及1个非编码的控制区域,它们的长度分别是11 202 bp,1 486 bp,2 156 bp 和 728 bp.37个基因的位置与飞蝗的一致,有9对基因间存在41 bp重叠,重叠碱基数在 1～8 bp之间;基因间隔序列共计21处 126 bp,间隔长度从 1～20 bp不等,最大的基因间隔是20 bp,是在tRNALys 和 ATP8 基因之间.还对lrRNA和srRNA二级结构进行了预测,同时也对tRNA反密码子臂的碱基对类型以及不同链上蛋白编码基因的A/T,C/G组成偏向性进行了详细的讨论.     

tRNA转录后修饰的功能及其与人类疾病的关系

转移核糖核酸(tRNA)的转录后修饰对tRNA正常行使生物学功能具有重要意义,这些功能包括tRNA的正确折叠和维持其稳定性、在核糖体上正确解码。虽然tRNA转录后大部分核苷酸修饰形式在20世纪70年代已被鉴定出,但最近才在大肠杆菌及酵母中鉴定出催化这些tRNA核苷酸修饰的酶的绝大部分基因。这些修饰酶基因的鉴定为研究tRNA转录后修饰的生物功能开启了新的大门。人胞质tRNA和线粒体tRNA(mt tRNA)都存在大量核苷酸修饰,这些修饰的缺陷常常与多种人类疾病相关。因此,研究tRNA核苷酸修饰有助于我们了解相关疾病的发病机理。     

Overexpression of initiator methionine tRNA leads to global reprogramming of tRNA expression and increased proliferation in human epithelial cells

Transfer RNAs (tRNAs) are typically considered housekeeping products with little regulatory function. However, several studies over the past 10 years have linked tRNA misregulation to cancer. We have previously reported that tRNA levels are significantly elevated in breast cancer and multiple myeloma cells. To further investigate the cellular and physiological effects of tRNA overexpression, we overexpressed tRNA_i^Met in two human breast epithelial cell lines. We then determined tRNA abundance changes and performed phenotypic characterization. Overexpression of tRNA_i^Met significantly altered the global tRNA expression profile and resulted in increased cell metabolic activity and cell proliferation. Our results extend the relevance of tRNA overexpression in human cells and underscore the complexity of cellular regulation of tRNA expression.     

tRNA体外抑制L929细胞生长的作用观察

目的:探讨tRNA对不同哺乳动物细胞生长的影响.方法:L929细胞、NIH3T3细胞、MCF-7细胞和PC12细胞接种96孔板,37℃,5% CO2细胞培养箱中培养4 h后,直接加入酵母tRNA,继续培养一定时间后采用MTT法检测细胞生长情况;将200 μg/ml酵母tRNA加入至L929细胞中,在不同时间点观察细胞形态并收集细胞进行细胞流式分析.结果:tRNA对L929细胞有特异的抑制作用,并且表现出一定的剂量依赖性;tRNA处理后L929细胞与正常细胞相比,形态明显变大,而且突起增长;流式细胞仪分析进一步发现tRNA使细胞阻滞于S期.结论:tRNA的这种细胞生长的抑制效应可能是通过其一些小的降解片段发挥的,提示tRNA或者其降解片段可能具有调控L929细胞增殖的重要作用.     

The length of the 5' leader of Escherichia coli tRNA precursors influences bacterial growth

Based on a computational analysis of the 5' regions of tRNA-encoding genes, the average length of the 5' leaders in tRNA precursors in Escherichia coli appears to be 17-18 residues long. An in vivo assay based on tRNA nonsense suppression was developed and used to investigate the function of the 5' leader of the tRNA precursors on tRNA processing and bacterial growth. Our data indicate that the 5' leader influences bacterial growth but is surprisingly not absolutely necessary for growth. These findings are consistent with previous in vitro data where it was demonstrated that the 5' leader plays a role in the interaction with RNase P, the endoribonuclease responsible for removing the 5' leader in the cell. We discuss the plausible role of the 5' leader in processing and tRNA gene expression.     

RNase E cleavage in the 5' leader of a tRNA precursor

In this study, we have used various tRNA(Tyr)Su3 precursor (pSu3) derivatives that are processed less efficiently by RNase P to investigate if the 5' leader is a target for RNase E. We present data that suggest that RNase E cleaves the 5' leader of pSu3 both in vivo and in vitro. The site of cleavage in the 5' leader corresponds to the cleavage site for a previously identified endonuclease activity referred to as RNase P2/O. Thus, our findings suggest that RNase P2/O and RNase E activities are of the same origin. These data are in keeping with the suggestion that the structure of the 5' leader influences tRNA expression by affecting tRNA processing and indicate the involvement of RNase E in the regulation of cellular tRNA levels.     

镁离子稳定tRNA高级结构及其重要意义--生化所tRNA研究的一段历史回顾

镁离子稳定tRNA高级结构并具有重要的生理功能已经写入生物化学教科书。上世纪60年代初,中国科学院上海生物化学研究所的研究者与国外同行同时发现了这一现象。镁离子稳定tRNA的高级结构在tRNA的序列分析中可以得到较大的片段,甚至tRNA半分子。将这一事实运用于“片段重叠”法测定tRNA序列工作中,极大地推动了tRNA的序列测定。     

线粒体tRNAThr G15927A突变可能影响耳聋相关的12S rRNA A1555G突变的表型表达

摘要: 对1个中国汉族耳聋家系进行了临床和分子遗传学特征分析。家系中听力下降的母系成员表现为程度不等、听力图形态不同的听力损害, 但同为双侧对称的感觉神经性耳聋。该家系耳聋外显率很高, 包括药物致聋的耳聋外显率为75%, 而非药物致聋的外显率为41.7%。对母系成员进行线粒体DNA(mtDNA)全序列扩增分析, 发现了耳聋相关12S rRNA A1555G同质性突变位点和多态性位点, 属于东亚人群B5b单体型。在这些变异位点中, mtDNA 15927位点的G-A碱基变化破坏tRNA^Thr反密码子结构上十分保守的C-G碱基对, 这可能加重由A1555G突变造成的线粒体功能缺陷。这表明tRNAThrG15927A突变可能增强携带12S rRNA A1555G的中国汉族耳聋家系的外显率和表现度。     

析遗传密码子多态性之谜

建立了1个由16个“3读2”原始密码子组成的系统。它们分为“语义确切”的,和“双义的”,两大类。后者,通过不同的分化方式,进一步分化为语义确切的“3读3”现代密码子;前者则无需再分化,仍保留着“3读2”原始形态,成为孑遗密码子。首次解释了氨基酸具有不同数目密码子,以及线粒体内存在反常密码子的多态性现象,初步建立了密码子进化树,并提出了原始氨酰基－tRNA合成酶可能在密码子进一步分化中起关键作用的观点。     

Mechanism of oligonucleotide hybridization with the 3′-terminal region of the yeast tRNAPhe

Interaction of yeast phenylalanine tRNA with oligonucleotides complementary to its 3′-terminal nucleotide sequence was thoroughly studied. Using the gel retardation technique, thermodynamic and kinetic parameters of the tRNA complexation in physiological conditions were determined. Analysis of dependences of the complex formation on the oligonucleotide concentration and incubation time showed that this process proceeds in two stages. At the first stage, a metastable complex of the oligonucleotide with the open, single-stranded sequence ACCA at the 3′ end of tRNA rapidly forms. The second stage involves a slow intramolecular rearrangement of the resulting metastable complex into a full-sized heteroduplex accompanied by the tRNA^Phe unfolding. The data gained suggest that the RNA unfolding stage is limiting in the interaction of oligonucleotides with natural RNAs. Principles of selection of optimal hybridization probes and antisense oligonucleotides are discussed.