植物细胞器RNA编辑因子的功能及其作用机制

在植物线粒体和叶绿体转录本上,数百个胞嘧啶(C)位点经脱氨基反应变为尿嘧啶(U),这是一种在转录本水平上对遗传信息进行修饰或调控的机制。在植物细胞器中,RNA编辑过程需要不同家族的RNA编辑因子相互作用组装成复杂的编辑复合体,特异地识别编辑位点进行编辑。最初的研究发现,植物RNA编辑受到高特异性五环肽重复(pentatricopeptide repeat,PPR)蛋白的调控,目前在植物中发现400多种PPR家族蛋白,编辑作用复杂。之后对RNA编辑因子互作蛋白/多细胞器RNA编辑因子(RNA editing factor interacting proteins/multiple organellar RNA editing factors,RIP/MORF)、细胞器RNA识别基序(organelle RNA recognition motif,ORRM)、细胞器锌指蛋白(organelle zinc-finger,OZ)等的研究表明,这些非PPR蛋白组分可以与PPR蛋白形成编辑复合体,共同参与编辑,且RNA编辑复合体具有多样性。RNA编辑因子的缺失会引起植物的生长发育受阻、果实成熟延迟等,对RNA编辑因子的研究显得尤为重要。对植物中RNA编辑因子的功能及其作用机制研究进展进行综述,旨在为后续RNA编辑的研究提供一定的参考。     

植物细胞器RNA编辑因子的功能及其作用机制 *

在植物线粒体和叶绿体转录本上,数百个胞嘧啶(C)位点经脱氨基反应变为尿嘧啶(U),这是一种在转录本水平上对遗传信息进行修饰或调控的机制.在植物细胞器中,RNA编辑过程需要不同家族的RNA编辑因子相互作用组装成复杂的编辑复合体,特异地识别编辑位点进行编辑.最初的研究发现,植物RNA编辑受到高特异性五环肽重复(pentatricopeptide repeat, PPR)蛋白的调控,目前在植物中发现400多种PPR家族蛋白,编辑作用复杂.之后对RNA编辑因子互作蛋白/多细胞器RNA编辑因子(RNA editing factor interacting proteins /multiple organellar RNA editing factors,RIP/MORF),细胞器RNA识别基序(organelle RNA recognition motif,ORRM),细胞器锌指蛋白(organelle zinc-finger,OZ)等的研究表明,这些非PPR蛋白组分可以与PPR蛋白形成编辑复合体,共同参与编辑,且RNA编辑复合体具有多样性.RNA编辑因子的缺失会引起植物的生长发育受阻,果实成熟延迟等,对RNA编辑因子的研究显得尤为重要.对植物中RNA编辑因子的功能及其作用机制研究进展进行综述,旨在为后续RNA编辑的研究提供一定的参考.     

不同核背景对小麦V-CMS coxⅢ基因转录本编辑的影响

RNA编辑现象普遍存在于高等植物线粒体中,RNA编辑的不充分或偏离与植物细胞质雄性不育具有相关性。以V型小麦细胞质雄性不育恢复基因的近等基因系为材料,研究了不育系、保持系、恢复系和杂种F1 coxⅢ基因转录本编辑位点的差异,发现coxⅢ基因转录本共有14个编辑位点,其中有12个引起了氨基酸种类的变化。通过对不育系、保持系、恢复系和杂种F1线粒体RNA编辑频率的比较,发现引入恢复基因后,不育胞质中coxⅢ基因转录本的编辑频率明显提高,说明coxⅢ基因转录本的RNA编辑与细胞质雄性不育具有一定相关性。     

RNA编辑对遗传信息加工过程研究的启示

RNA编辑是最近发现的遗传信息加工过程,指转录后的RNA在编码区发生碱基加入,丢失或转换等现象。1986年R.Benne研究原生动物锥虫线粒体mRNA转录后加工时,发现在mRNA多个编码位置上加入或丢失尿苷酸。     

PPR蛋白参与RNA编辑机制的研究进展

RNA编辑是一种发生在转录后核苷酸特异位点的加工修饰现象,包括核苷酸的插入、删除和改变.高等植物中RNA编辑主要发生在线粒体与叶绿体中,具有重要的生物学功能,其机制仍在探索中.而PPR蛋白作为RNA编辑的反式作用因子,成为近几年来分子生物学的研究热点.该文就PPR蛋白、RNA编辑及PPR蛋白参与RNA编辑的机制等进行了综述.     

植物线粒体基因转录和转录后加工

植物线粒体基因组作为植物细胞中三个遗传系统之一 ,在转录和转录后的加工中存在有许多特殊性 :在基因组结构中 ,植物线粒体基因组比较大 ,且不同物种间差异较大 ;其转录过程具有许多特点 ,例如可以起始于编码区的多个位点等 ;在高等植物中 ,所发现的线粒体基因内含子大多是II型内含子 ,这些内含子有时编码蛋白 ;植物线粒体基因转录后的编辑中C -U转换是一个十分明显的特征 ;在线粒体中 ,多腺化使转录本趋于不稳定 ,而在细胞核中 ,RNA的多腺化可以增强转录本的稳定性。综述了植物线粒体基因组结构以及转录后的编辑、剪接、多腺化等方面的特点和研究进展 。     

人线粒体RNA加工及调控

线粒体是细胞内氧化磷酸化（oxidative phosphorylation,OXPHOS）和合成三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）的细胞器，是细胞能量代谢的“动力工厂”。线粒体几乎存在于所有真核生物中，参与细胞凋亡、钙稳态以及先天免疫反应的调节等过程，对细胞行使正常的生理功能至关重要。线粒体是半自主细胞器，拥有自身的基因组DNA，编码37个基因，包括2个rRNA基因、13个m RNA基因和22个tRNA基因。线粒体的基因表达需要经过复杂的转录和转录后加工过程，包括多顺反子RNA的切割、RNA的修饰以及RNA的末端加工等过程。异常的线粒体RNA加工会导致线粒体RNA表达谱发生变化、线粒体翻译紊乱、线粒体功能失常等，从而造成多种线粒体相关疾病。本文综述了线粒体DNA的转录、RNA转录后加工以及影响RNA加工的因素方面的最新研究进展。     

酵母线粒体ATP合酶生物合成及组装机制研究进展

线粒体ATP合酶是线粒体氧化磷酸化的关键酶,其功能缺陷会导致能量代谢障碍相关的线粒体疾病。线粒体ATP合酶是由多个亚基组成的蛋白复合物,其生物合成和组装是个复杂的生物过程。酵母是研究线粒体ATP合酶结构、生物合成和组装机制的模式实验材料之一,且相关研究取得了很多进展。本文概述了国内外用酿酒酵母研究线粒体ATP合酶的结构、调控线粒体ATP合酶亚基生物合成和组装的辅助蛋白及合酶的模块化组装过程的研究进展,以期为线粒体ATP合酶的工作机制及相关线粒体疾病的研究提供理论借鉴和参考依据。     

异刺草螽线粒体基因组序列分析

本研究采用高通量测序技术对异刺草螽的基因组进行测序,并组装得到了完整的线粒体基因组序列。结果显示:异刺草螽线粒体基因组序列全长16 038 bp,包含13个蛋白质编码基因、22个t RNA基因、2个r RNA基因和1个控制区。异刺草螽线粒体基因组的总碱基组成如下:A为37.3%、C为15.4%、G为10.3%、T为36.9%,A+T含量较高,为74.2%。异刺草螽线粒体基因的排列与祖先序列相同,该线粒体基因组序列为直翅目螽斯科的系统发生和进化研究提供了重要的分子基础。     

基因加倍对棉花线粒体atpA基因RNA编辑率的影响

植物线粒体基因组中存在RNA编辑（C-U）现象,且有完全编辑和部分编辑之分。棉花细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterile,CMS）系和保持系线粒体基因组中atpA基因各有两个拷贝,存在基因加倍现象,但atpA基因加倍对其RNA编辑率的影响尚不清楚。通过Southern blot、染色体步移技术确定出该基因每个拷贝具体的DNA序列,发现一个拷贝是完整的,一个拷贝是截短的。用RT-PCR、环化RT-PCR方法扩增出每个拷贝相应的cDNA,结果表明：棉花CMS系和保持系atpA基因完整拷贝和截短型拷贝都转录。完整拷贝、截短型拷贝中分别存在6、4个RNA编辑位点。完整拷贝6个RNA编辑位点在保持系中的编辑率都是100%;在CMS系中编辑率分别是100%、85%、100%、92%、100%、100%。截短型拷贝4个位点在保持系中的编辑率分别是55%、37%、55%、27%;在CMS系中编辑率分别是100%、90%、100%、100%。据此推测截短型拷贝在保持系中承受选择压较小,很可能已失去功能;而在CMS系中仍承受较大选择压,很可能具有新的功能。     

线粒体电子传递系统的组装及其生物学意义

电子传递链亦称呼吸链,由位于线粒体内膜的I、II、III、IV 4种复合物组成,负责电子传递和产生质子梯度。电子主要从复合物I进入电子传递链,经复合物III传递至复合物IV。电子传递系统的组装是一个十分复杂的过程,目前已知主要有约69个结构亚基以及至少16个组装因子参与了人类复合物I、III、IV的组装,这些蛋白质由核基因组与线粒体基因组共同编码。对线粒体电子传递系统的蛋白质组成及其结构已研究得较为清楚,但对它们的组装了解得还比较初步。许多人类线粒体疾病是由于电子传递系统的功能障碍引起的,其中又有许多是由于该系统中一个或多个部件的错误组装引起的。研究这些缺陷不仅能够加深对线粒体疾病发病机理的了解,也有助于揭示线粒体功能的调控机制。将着重对电子传递系统复合物的组装及其与人类疾病关系的研究进展进行综述。     

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。     

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。     

PPR蛋白影响植物生长发育的研究进展

植物生长发育是一个极其复杂的生理生化过程,受内外因素共同作用。PPR蛋白是核基因编码的具有重复PPR基序的蛋白,分布广泛,在高等植物中数量巨大。PPR蛋白的靶标一般是线粒体和叶绿体中转录的RNA前体,多数可与MORF互作,参与线粒体和叶绿体基因的RNA编辑。PPR蛋白缺失的突变体植株多数呈现异常表型,影响植物的正常生长发育。本文就近年来发现的PPR蛋白结构、分布,与RNA编辑的关系,及其对植物生长发育的影响进行了综述。     

紫稻(Oryza sativa L.)线粒体ATP酶atp9基因转录本RNA编辑

紫稻(Oryza sativa L.)细胞质雄性不育系是本实验室新构建的新型细胞质雄性不育系。本研究使用PCR、RT-PCR等技术,得到了紫稻不育系(樱香A)及其保持系(樱香B)线粒体atp9基因的基因组序列和cDNA序列。通过对这些序列的分析发现:樱香A atp9 cDNA序列中,没有发生RNA编辑;而樱香Batp9 cDNA序列中有2个编辑位点,在樱香B cDNA序列2个编辑位点中,223位点由C替换为T,导致原来编码精氨酸密码子成为终止密码子,保证atp9 mRNA编码一个"正常长度"的ATP9多肽。而由于没有终止密码子,樱香A mRNA就不能翻译成正常的多肽。上述研究表明,RNA编辑在生成正常的ATP9多肽的过程中发挥了重要作用,同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关。     

紫稻(Oryza sativa L.)线粒体ATP酶atp9基因转录本RNA编辑

紫稻（Oryza sativa L．）细胞质雄性不育系是本实验室新构建的新型细胞质雄性不育系。本研究使用PCR、RT—PCR等技术,得到了紫稻不育系（樱香A）及其保持系（樱香B）线粒体atp9基因的基因组序列和cDNA序列。通过对这些序列的分析发现：樱香A atp9 cDNA序列中,没有发生RNA编辑;而樱香B atp 9cDNA序列中有2个编辑位点,在樱香BcDNA序列2个编辑位点中,223位点由C替换为T,导致原来编码精氨酸密码子成为终止密码子,保证atp9 mRNA编码一个“正常长度”的ATP9多肽。而由于没有终止密码子,樱香AmRNA就不能翻译成正常的多肽。上述研究表明,RNA编辑在生成正常的ATP9多肽的过程中发挥了重要作用,同时也说明RNA编辑可能与细胞质雄性不育相关。     

水稻线粒体coxⅡ基因转录本的编辑位点研究

RNA编辑是指由RNA水平的核苷酸改变所引起的密码子发生变化的一种预定修饰,它的发现是近年来对分子生物学中心法则的重要补充。本文以红莲型(HL)水稻细胞质雄性不育系粤泰A,保持系粤泰B和杂种F_1(不育系A与恢复系71068的杂交一代)为材料,首次研究了线粒体基因coxⅡ转录本的编辑位点。coxⅡ基因的转录本有15个编辑位点,其中有14个发生在密码子的第一和第二位点。这14个位点的编辑可改变氨基酸的种类,并导致所编码蛋白的疏水性以及所编码蛋白在氨基酸序列上的保守性增加。     

线粒体RNA转录后加工和修饰及其与人类线粒体疾病的关联

线粒体是真核细胞内参与能量生成和物质代谢的重要细胞器，拥有自身的基因组DNA。线粒体基因的表达调控对线粒体功能的维持至关重要。根据分子生物学中心法则，遗传信息是从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质。线粒体DNA（mtDNA）编码13个信使RNA（mRNA）、2个核糖体RNA（rRNA）和22个转运RNA（tRNA）。在转录过程中，合成的各种前体RNA通常还要经历后续的改变才能转变为有活性的成熟RNA分子，这被称为“转录后的加工和修饰”。本文主要综述哺乳动物线粒体基因组编码的3种RNA转录后加工过程及修饰的方式，总结和归纳线粒体RNA修饰位点与相应的修饰酶之间的关系，并进一步探讨哺乳动物线粒体RNA转录后修饰与线粒体疾病发生发展的关联，为人类线粒体相关疾病的诊疗研究提供新的思路。     

水稻线粒体coxⅡ基因转录本的编辑位点研究

RNA编辑是指由RNA水平的核苷酸改变所引起的密码子发生变化的一种预定修饰,它的发现是近年来对分子生物学中心法则的重要补充,本文以红莲型（HL）水稻细胞质雄性不育系粤泰A,保持系粤泰B和杂种F1（不育系A与恢复系71068的杂交一代）为材料,首次研究了线粒体基因coxⅡ转录本的编辑位点,coxⅡ基因的转录本有15个编辑位点,其中有14个发生在密码子的第一和第二位点,这14个位点的编辑可改变氨基酸的种类,并导致所编码蛋白的疏水性以及所编码蛋白在氨基酸序列上的保守性增加。     

RNA编辑功能的研究进展

RNA编辑产生RNA和蛋白质多样性。最近研究表明,RNA编辑在抗体多样性、病毒应答、剪接调节和miRNA调节方面发挥重要作用,并且越来越多的证据表明,RNA编辑与脑发育和神经性疾病的发生有关。因此,深入理解RNA编辑的功能有望促进我们理解这一与疾病诊断和治疗有关的有趣机制。