核开关：一个新的基因调控元件，一类潜在的药物靶点

核开关是一类通过结合小分子代谢物调控基因表达的mRNA元件.它位于特定的mRNA区域,可以不依赖任何蛋白质因子而直接结合小分子代谢物,继而发生构象重排,影响该mRNA的活动.核开关在特定细菌中,参与调控包括维生素B₁₂和甲硫氨酸生物合成等在内的代谢途径.核开关的发现,尤其是其可以特异性紧密结合特定配体,从而精确调控生物基本代谢途径的特征,使人们开始关注它在科研和医学上的应用潜力.核开关的研究进展、主要特点和作用机制已经引起了人们的关注和思考.     

依赖细胞骨架的 mRNA 定位

mRNA定位是产生细胞极性的一种重要机制,在卵母细胞发生、早期胚胎发育及某些细胞特定功能的建立和维持中起重要作用。沿细胞骨架进行mRNA的主动转运是mRNA定位的主要机制之一,在mRNA的运输和锚定过程中,定位元件、特异的RNA结合蛋白、发动蛋白和细胞骨架分别起着重要的作用。     

芽殖酵母ASH1 mRNA的定位机制

mRNA定位是一种基因转录后水平的重要调控机制,对细胞的生理活动和分化发育都有着极其重要的作用。在芽殖酵母有丝分裂中,ASH1 mRNA在子细胞芽尖因不对称定位表达抑制了子细胞交配类型的转换。本综述介绍了芽殖酵母ASH1 mRNA定位的分子机制。     

拟南芥EBP1蛋白与RNA相互作用的初步研究

基因表达调控是现代分子生物学研究的热点话题,随着研究手段的不断成熟,其RNA转录后调控已成为备受关注的领域。RNA结合蛋白(RBPs)是转录后调控的关键因子,参与RNA可变剪切、RNA稳定、翻译等多个过程的调控。ErbB3绑定蛋白(EBP1)是结构功能高度保守的RNA结合蛋白,可与rRNA、tRNA、mRNA等多种RNA结合,参与调控核糖体生物生成、蛋白质翻译多个过程,但目前已报道的靶RNA甚少,对靶RNA的作用机制目前仍不清楚。通过生物信息学分析发现拟南芥EBP1结合RNA的保守结构域,并在体外可直接结合"GUCUCUCACUGCGACGGCUU"序列;通过RNA免疫共沉淀实验找到了3个靶mRNA(AT1G24792、AT3G25211、AT3G24320);结合核糖体提取及虫草素处理实验发现EBP1可显著调控特定靶mRNA的稳定性及其翻译速率。研究结果不仅证实拟南芥EBP1具有结合RNA的功能,还显示其参与调控靶RNA的转录后事件,为进一步研究EBP1在转录后调控的生物学机制奠定基础。     

前体mRNA剪接及剪接调节因子SR蛋白和Tra2蛋白

在高等真核生物中,前体mRNA的剪接及其调节是一个复杂的、由多因子参与的过程,它对基因的正常功能的发挥起着重要的作用,任何一种剪接调节因子的异常变化均有可能导致疾病的发生。因此,研究参与前体mRNA剪接调控的相关因子的功能及作用机制,对前体mRNA剪接机制的阐明,无疑是相当必要的。本文着重介绍了两类重要的mRNA剪接调节蛋白——SR蛋白和Tra2蛋白的研究近况,以期对前体mRNA剪接机制的研究的重要性和复杂性有更多的了解。     

植物microRNAs研究进展

植物microRNAs(miRNAs)是一类与RNA诱导沉默复合体相关的约由22个核苷酸组成的单链小RNA分子, 其主要功能是, 通过特异性剪切靶mRNA或阻遏靶mRNA的正常翻译在转录后水平调控基因的负表达。植物miRNAs的靶标主要是参与调控植物生长发育和防御应答的转录因子家族。文章主要综述miRNAs在植物体内的生物发生、作用机制及其调控作用研究新进展。     

RNA结合蛋白与巨噬细胞炎症因子表达

RNA结合蛋白(RNA-binding proteins,RBPs)是转录后基因表达的关键调控因子,参与剪接、出核、翻译和稳定性等RNA代谢调控。RBPs表达或功能异常可导致炎症性疾病、代谢性疾病以及神经系统疾病等多种疾病的发生发展。炎症是机体对外界刺激及损伤的防御性免疫反应。巨噬细胞作为机体重要的免疫细胞,通过快速响应刺激并且释放大量炎症因子,进而调控炎症反应。巨噬细胞中炎症因子的表达受到转录以及转录后水平的调控。其中,RBPs参与大量RNA的转录后调控过程。研究发现,一方面,RBPs直接结合炎症因子mRNA中的顺式作用元件,参与其mRNA稳定性和翻译等过程,例如TTP(tristetraprolin);另一方面,某些RBPs通过参与炎症信号通路中一些关键基因mRNA的稳定性、翻译或选择性剪接调控,进而间接影响炎症因子表达及分泌。例如,剪接因子3A亚基1(splicing factor 3A subunit 1, SF3A1)。本文主要总结RBPs在mRNA稳定性、翻译和选择性剪接不同转录后水平调控巨噬细胞炎症因子表达的作用机制。这些RBPs从不同的层面直接或者间接参与调控炎症因子的表达,有些相互协同,有些相互拮抗,是宏观的、整体的对机体炎症反应的调控。深入探讨RBPs调控巨噬细胞炎症因子以及炎症反应的作用机制,对于从不同角度认识、预防以及治疗炎症性相关疾病,具有重要意义。     

N~6-甲基腺嘌呤修饰在临床恶性肿瘤中的研究进展

N~6-甲基腺嘌呤(m~6A)是发生于哺乳动物mRNA中最为常见的修饰方式,参与mRNA的剪切、翻译和降解,影响基因的表达。近年来,m~6A修饰及其调控蛋白在肿瘤发生发展中的作用已成为生物医学研究的热点领域之一。现从人体器官系统角度,对m~6A修饰及其调控蛋白在多种肿瘤进程中的作用以及分子机制进行综述。     

tRNA来源的小片段RNA——新的基因表达调控因子

转移核糖核酸(tRNA)是蛋白质合成的关键接头分子,特异性识别信使RNA(mRNA)的密码子信息,将其接载的氨基酸基团掺入到新生多肽链中。最新研究表明,在很多物种中,在某些特定情况下,tRNA或其前体被特异性剪切产生tRNA来源的小片段RNA(tRNA-derived fragment,tRF)。这类tRF是一类新的基因表达调控因子,其发挥作用的机制多样,如某些tRF以microRNA方式抑制mRNA翻译;某些tRF作为逆转录病毒RNA基因组的逆转录引物;而某些tRF参与了前体rRNA剪切复合物的组装。此外,细胞受胁迫产生的带有多聚鸟苷酸模块的tRF则会竞争性抑制延伸因子elF4G与mRNA的结合,从而抑制蛋白质翻译。随着研究的继续深入,对tRF的发生发展、作用机制以及在疾病中的潜在作用将会进一步丰富。拟从tRF作为新的基因表达调控分子的角度,简要介绍tRF发挥作用的分子机制。     

洛伐他汀抑制Rho激酶信号通路增强人内皮一氧化氮合酶信使RNA稳定性

他汀类药物可上调内皮一氧化氮合酶（ENOS）的表达,并由甲羟戊酸（MVA）途径介导,但具体机制未完全阐明．本研究旨在探索洛伐他汀(LVT)上调ENOS表达的分子信号机制并明确同ENOS表达相关的顺式作用元件的定位．洛伐他汀通过减少细胞内固醇,如MVA和geranylgeranyl pyrophosphate （GGPP）,从而增加ENOS mRNA的稳定性．因GGPP是细胞内信号蛋白如Ras、Rho GTPase进行翻译后修饰和膜定位所必需的,因此很可能洛伐他汀的作用与细胞内信号途径有关．进一步的实验结果显示Rho激酶抑制剂 hydroxyfasudil和细胞松弛素D均可在转录后水平上调ENOS mRNA表达,表明Rho途径介导的细胞骨架状态在ENOS mRNA降解率的调控中起一定作用． 细胞转染实验证明调控ENOS mRNA 降解的顺式作用元件位于其mRNA序列上的3′未翻译区(3′UTR)和相邻的编码区．其中调控GGPP介导ENOS mRNA稳定性的顺式作用元件位于序列的3 751～4 606位点间;而hydroxyfasudil通过位于3 751～ 4 468位点间的顺式作用元件稳定ENOS mRNA;细胞松弛素D通过位于3 904～4 188位点间的元件稳定ENOS mRNA．洛伐他汀可能通过抑制Rho激酶途径稳定ENOS mRNA,此过程由位于mRNA序列上3′UTR及相邻编码区的多样顺式作用元件介导．另外,细胞骨架的空间构造也可影响ENOS mRNA的稳定性,此过程由位于其mRNA序列编码区的顺式作用元件介导．本研究为转录子稳定性调控机制的进一步研究提供了有力根据,或许可为心血管疾病的治疗提供新的分子靶点．     

P-body及其与mRNA的转录后调节之间的关系

mRNA在真核生物基因表达的转录后调控中发挥着重要作用.然而最新研究发现,一种被命名为P-body胞浆复合体是mRNA转录后调控过程中的一个重要场所,在基因表达过程中起到了至关重要的调控作用.该复合体富含多种功能的蛋白,同时还有细胞因子与RNA等成分组成,其功能特征为参与mRNA降解、翻译抑制、mRNA监视以及RNA介导基因沉默等重要生命活动过程.研究发现,P-body是特化的细胞成分.本文详细阐述P-body的发现、结构特征以及与mRNA转录后调控的关系,使人们对P-body的生物学功能有更深入地了解和认识,另一方面将有助于更进一步深入探讨基因的表达调节机制..     

mRNA表观修饰方式及m6A功能研究进展

mRNA上能发生100多种化学修饰,其中N~6-腺嘌呤(m~6A)是mRNA修饰中最广泛的表观修饰方式之一。在细胞分化、胚胎发育和应激等生物学过程中,特定的mRNA会发生包括N~1-腺嘌呤甲基化、N~5-胞嘧啶甲基化、假尿嘧啶以及N`6-腺嘌呤甲基化等修饰,它们共同形成了mRNA转录后调控的表观修饰转录组,实现对mRNA翻译成蛋白质过程的精确时空调控,特别是m~6A修饰能通过调控mRNA的代谢和翻译等进而调控细胞的一系列生物学过程。文中主要综述mRNA的表观修饰类型和特点,特别是m~6A修饰参与调控mRNA和细胞生物学功能的最新研究进展,并展望了将来m~6A表观修饰的研究重点和方向。     

干细胞研究的新途径:miRNAs

微小RNA(microRNAs,miRNAs)是一类内源性的非编码单链RNA,能够通过与靶mRNA特异性的碱基配对而导致靶mRNA降解或抑制其翻译,从而对基因进行转录后调控。干细胞的自我更新和多向分化过程依赖于广泛而多样的调控机制,miRNAs正是这些调控机制中非常重要的一类分子。研究发现,干细胞的自我更新功能需要多种miRNAs的参与来维持;干细胞的分化也是多种miRNAs参与调控的结果。miRNAs可以作为干细胞研究的一个新的切入点。     

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。     

可变多聚腺苷酸化与肿瘤

可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation, APA)是真核细胞mRNA成熟过程中针对前体mRNA 3′端的一种加工修饰方式,是重要的转录后调控机制。APA通过调控3′非翻译区(3′UTR)长度而影响mRNA稳定性、翻译效率和定位。内含子多聚腺苷酸化(intronic polyadenylation, IPA)通过形成丢失重要结构域的截短型蛋白实现对靶基因的调控,参与形成肿瘤新抗原。APA具有肿瘤特异性,有可能用于肿瘤分子分型和靶向治疗。现对APA的形成过程和分类、高通量发现APA的测序和分析技术进展,以及APA对肿瘤发生发展的影响进行综述。     

真核mRNA 3′非翻译区在基因表达中的作用

真核生物mRNA的3′非翻译区(3′-UTR)在基因表达调控中发挥重要作用.它不仅调控mRNA在体内的稳定性和降解速率,控制着mRNA的利用效率,还参与mRNA翻译过程的调控.     

miRNA，siRNA，saRNA与基因表达调控

近年来的研究发现,生物体内存在着大量的非编码RNA（non．codingRNAs,ncRNA）,它们在染色质修饰、基因转录、RNA剪接和mRNA翻译等多种水平上参与了基因表达的调控。ncRNA中的小分子RNA如miRNA能够识别特定的目标mRNA,通过与mRNAs3’非翻译区结合,影响mRNA转录及蛋白质翻译;siRNA是RNA干扰的引发物,能够导致与dsRNA同源的mRNA降解,进而抑制相应基因表达;saRNA是目前最新发现的一种靶向目的基因启动子区的在转录水平激活目的基因表达的dsRNA。miRNA、siRNA和saRNA在生成机制、作用途径等方面关系密切,既区别又相互联系,小分子RNA的研究将是今后分子生物学的研究热点之一。     

脱腺苷酸酶与RNA代谢调控

真核细胞中，RNA 3’端poly(A)或oligo(A)的特异性水解被称为脱腺苷酸化（deadenylation）。脱腺苷酸化的执行者被称为脱腺苷酸酶（deadenylase）。绝大多数真核细胞中都存在多种脱腺苷酸酶，其中CCR4-NOT复合体和PAN2-PAN3复合体负责细胞中大多数mRNA的非特异性降解，PARN和PNLDC1等参与了特定子集mRNA的降解和多种非编码RNA的生物合成。作为RNA水平的重要调控者之一，脱腺苷酸酶参与了几乎所有细胞生命活动和多种重要生理和病理过程。在真核细胞中，脱腺苷酸酶的分子调控机制可能是：细胞中的大量RNA结合蛋白是RNA命运调控的中心分子，一方面根据RNA的状态或细胞需求识别特定的靶标RNA子集，另一方面招募特定脱腺苷酸酶，对特定子集RNA的3’端进行降解或修剪，从而调控RNA的最终命运。细胞中十余种脱腺苷酸酶同工酶、上千种RNA结合蛋白以及多种多样的翻译后修饰构成了复杂的动态分子调控网络，帮助细胞在生长、增殖、分化、应激、死亡等重要生命活动中精确维持RNA稳态或快速转换基因表达谱。     

mRNA选择性剪接的分子机制

真核细胞mRNA前体经过剪接成为成熟的mRNA,而mRNA前体的选择性剪接极大地增加了蛋白质的多样性和基因表达的复杂程度,剪接位点的识别可以以跨越内含子的机制(内含子限定)或跨越外显子的机制(外显子限定)进行。选择性剪接有多种剪接形式：选择不同的剪接位点,选择不同的剪接末端,外显子的不同组合及内含子的剪接与否等。选择性剪接过程受到许多顺式元件和反式因子的调控,并与基本剪接过程紧密联系,剪接体中的一些剪接因子也参与了对选择性剪接的调控。选择性剪接也是1个伴随转录发生的过程,不同的启动子可调控产生不同的剪接产物。mRNA的选择性剪接机制多种多样,已发现RNA编辑和反式剪接也可参与选择性剪接过程。