mRNA的序列、结构以及翻译速率与蛋白质结构的关系

mRNA所包含的核苷酸序列通过三联体密码子决定了蛋白质的氨基酸序列。但是, 由于对氨基酸同义密码使用频率上的差异, 密码子与反密码子相互作用效率上的不同, 以及密码子上下文关系和mRNA 不同区域二级结构上的差异, 造成了核糖体对mRNA 不同区域翻译速度上的差异, 加之共翻译折叠的作用, 使得mRNA 的序列和结构影响着蛋白质空间结构的形成。     

同义密码子用语与蛋白质结构的关系

对大肠杆菌的５４种三维结构已知的蛋白质及其对应的ｍＲＮＡ序列的集合的分析结果表明,绝大部分密码子与其编码的氨基酸在蛋白质α螺旋、β折叠和卷曲等三种二级结构中的偏好性没有显著的统计性差异。同时,又对Ａｄｚｈｕｂｅｉ提供的相应哺乳类数据集作了同样的偏好性检验,表明９种氨基酸的同义密码子携带蛋白质二级结构信息,与他们的结论一致。推测,这种差异可能由翻译机制的进化趋异造成的。这些结果对于真核基因在原核生物中实现高表达可能有重要的实际意义。     

RNA在翻译中的功能

ＲＮＡ在翻译中的功能关键词ＲＮＡ,翻译ｍＲＮＡ翻译为蛋白质需要氨酰ｔＲＮＡ与ｍＲＮＡ上的相应密码子相互作用。密码子和反密码子间的Ｗａｔｓｏｎ－Ｃｒｉｃｋ碱基配对的稳定性不足以保证有效、准确的解码,而要有核糖体的帮助。这种功能是由核糖体蛋白还是核糖体Ｒ...     

mRNA翻译起始区的结构改变对几个外源基因翻译的影响

为观察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几个外源基因的５′端若干位点,使基佤表达载体重组后转录形成的ｍＲＮＡ翻译起始区结构发生改变。经ＳＤＳ－ＰＡＧＥ等分析证实这些改变大大提高了外源基因的表达水平,ＲＮＡｄｏｔｂｌｏｔ表明突变与非突变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     

三联体密码子在mRNA二级结构中的分布

对编码成熟肽的ｍＲＮＡ二级结构的分析显示,每个密码子在ｍＲＮＡ二级结构中的位置有一定的倾向性,这种倾向性似乎与相应氨基酸的构象性质相一致。大多数编码疏水氨基酸的密码子位于ｍＲＮＡ二级结构中较稳定的茎区;反之,大多数编码亲水氨基酸的密码子位于柔性的环区。这个结果支持了最近得到的关于ｍＲＮＡ与蛋白质之间存在丰三维结构信息传递的结论。     

硒蛋白合成的特殊机制

硒蛋白含有一种特殊氨基酸--硒代半胱氨酸。在翻译阶段,该氨基酸从硒蛋白ｍＲＮＡ编码区的ＵＧＡ密码子处掺入多肽链。已证明它由丝氨酸和活性硒供体分子合成。一种独特的ｔＲＮＡ、某些特殊蛋白质因子以及硒蛋白ｍＲＮＡ的特殊二级结构是ＵＧＡ解读为硒代半胱氨酸所必需的。     

硒蛋白合成的特殊机制

硒蛋白含有一种特殊氨基酸－硒代半胱氨酸。在翻译阶段,该氨基酸从硒蛋白ｍＲＮＡ编码区的ＵＧＡ密码子处掺入多肽链。已证明它由丝氨酸和活性硒供体分子合成。一种独特的ｔＲＮＡ,某些特殊蛋白质因子以及硒蛋白ｍＲＮＡ的特殊二级结构是ＵＧＡ解读为硒代半胱氨酸所必需的。     

tPA K_2编码区mRNA二级结构对其在大肠杆菌中表达的影响研究

序列分析中发现ｔＰＡＫ２编码区结构基因中存在一段反转重复序列,富含Ｇ、Ｃ。利用计算机预测ｔＰＡｍＲＮＡ二级结构证明ｔＰＡｍＲＮＡ在此处可以形成△Ｇｍ＝－２５．５ＫＣａｌ／ｍｏｌ的发夹结构。本研究利用定点突变技术消除了这段反转重复序列,在大肠杆菌中进行了消除前后ｔＰＡ转录和翻译水平的比较。结果表明消除之后,细菌总ＲＮＡ中ｔＰＡ特异ｍＲＮＡ含量减少,细菌表达产物中ｔＰＡ蛋白占破菌沉淀物的百分比却基本不变。提示大肠杆菌中基因编码区ｍＲＮＡ二级结构一般不构成转录的终止,但有利于ｍＲＮＡ的稳定性,对翻译表达无影响。     

翻译速率与蛋白质二级结构的关系

统计分析了人的 119种蛋白质和大肠杆菌的 92种蛋白质密码子翻译速率和蛋白质二级结构的关系。据m 密码子片段在不同二级结构中的频数分布 ,我们发现人和大肠杆菌中翻译速率与蛋白质二级结构之间有一定关系 :高翻译速率时倾向编码α螺旋、不倾向编码线团 (coil) ;低翻译速率时倾向编码线团、不倾向编码α螺旋 ;β折叠结构则随翻译速率表现出明显的振荡。同时 ,密码子的使用在不同片段内一般也是不均匀的 :在α螺旋片段内 ,结构尾部偏向使用高翻译速率密码子 ;中部倾向使用中翻译速率密码子 ;而头部使用的密码子翻译速率偏低。这样的倾向性不大可能归结为随机起伏的影响。     

mRNA两末端的相互作用

50年代,随着分子生物学中心法则的提出,掀起了蛋白质合成研究热潮。60年代末出现的ｍＲＮＡ闭环翻译模型认为,通过ｍＲＮＡ两末端相互作用形成闭环进行翻译是最高效的翻译方式。真核生物ｍＲＮＡ除了具有5′端帽子结构(ｍ7ＧｐｐｐＮ)外[1],大多还具有3′端ｐｏｌｙＡ,它们的协同作用是ｍＲＮＡ高效翻译所必需[2、3]。帽子结合蛋白(ｃａｐｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ,ＣＢＰ)和ｐｏｌｙＡ结合蛋白(ｐｏｌｙＡｂｉｎｄｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ,ＰＡＢＰ)等的发现为该假说提供了一些依据。因此,对ｍＲＮＡ两末端及其相互作用的研究引起了许多研…     

tPA K2编码区mRNA二级结构对其在大肠杆菌中表达的影响研究

序列分析中发现ｔＰＡ Ｋ２编码区结构基因中存在一段反转重复序列,富含Ｇ、Ｃ。利用计算机预测ｔＰＡ ｍＲＮＡ二级结构证明ｔＰＡ ｍＲＮＡ在此处可以形成△Ｇｍ＝－２５．５ＫＣａｌ／ｍｏｌ的发夹结构。本研究利用定点突变技术消除了这段反转重复序列,在大肠杆菌中进行了消除前后ｔＰＡ转录和翻译水平的比较。结果表明消除之后,细菌总ＲＮＡ中ｔＰＡ特异ｍＲＮＡ含量减少,细菌表达产物中ｔＰＡ蛋白占破菌沉淀物的百分比却     

稀有密码子对大肠埃希菌表达外源蛋白的影响

外源基因中的稀有密码子是影响大肠埃希菌（大肠杆菌）表达的重要因素,稀有密码子尤其是串联稀有码子能降低甚至耗竭胞内同源ｔＲＮＡ,降低蛋白表达水平,并具有显著的位置效应,另外,稀有密码子可以引起外源ｍＲＮＡ翻译过程中的移码翻译,核糖体跳跃和氨基酸错配等异常事件,本文就稀有密码子影响大肠杆菌蛋白表达的机制研究作一系统综述。     

tmRNA

ｔｍＲＮＡ王德宝（中国科学院上海生物化学研究所,上海２０００３１）早在本世纪六十年代初期,就知道蛋白质的生物合成和三类ＲＮＡ有关。它们是ｔＲ－ＮＡ,ｍＲＮＡ和核糖体的ｒＲＮＡ。ＤＮＡ的蛋白质基因要先转录成ｍＲＮＡ,然后在核糖体上,ｍＲＮＡ的密码子和带...     

同义密码子使用模式对蛋白产物表达及构象形成的影响*

鉴于遗传密码子的简并性能够将基因遗传信息的容量提升,同义密码子使用偏嗜性得以在生物体的基因组中广泛存在。虽然同义密码子之间碱基的变化并不能导致氨基酸种类的改变,在研究mRNA半衰期、编码多肽翻译效率及肽链空间构象正确折叠的准确性和翻译等这一系列过程中发现,同义密码子使用的偏嗜性在某种程度上通过精微调控翻译机制体现其遗传学功能。同义密码子指导tRNA在翻译过程中识别核糖体的速率变化是由氨基酸的特定顺序决定,并且在新生多肽链合成时,蛋白质共翻译转运机制同时调节其空间构象的正确折叠从而保证蛋白的正常生物学功能。某些同义密码子使用偏嗜性与特定蛋白结构的形成具有显著相关性,密码子使用偏嗜性一旦改变将可能导致新生多肽空间构象出现错误折叠。结合近些年来国内外在此领域的研究成果,阐述同义密码子使用偏嗜性如何发挥精微调控翻译的生物学功能与作用。     

真核细胞中多重表达框mRNA的选择性翻译起始

扫描模型和遗漏扫描模型是真核生物mRNA翻译起始的两种主要机制,但其仍存在某些例外情况,如对具有多顺反子结构的mRNA,选择性翻译起始的发生机制目前仍不清楚.本研究基于GFP蛋白开放表达框(ORF)构建了一系列重组表达载体,用以转录在移码翻译顺序及同一翻译顺序下,AUG起始密码子处于不同序列背景,以及间隔不同距离的多顺反子结构mRNA.通过转染人Bel 7402细胞系,研究了这些多顺反子结构mRNA的翻译起始模式.结果表明,在移码翻译顺序下,多顺反子mRNA可翻译出对应的不同蛋白质,而在同一翻译顺序下,GFP蛋白表达框中的多个AUG密码子,仅有首位起始密码子可发挥作用,提示核糖体在从首位起始密码子开始翻译的同时,可能会有部分核糖体继续向下扫描并识别下游的起始密码子,而这种选择性的翻译起始效率,主要取决于密码子所处的序列背景及间隔距离等因素.     

真核mRNA3′非翻译区的功能研究进展

真核ｍＲＮＡ的３′非翻译区的功能比人们目前认为的更为复杂。近年来的研究揭示,ｍＲＮＡ３′非翻译区不但决定该ｍＲＮＡ的稳定性,而且还控制着该特定ｍＲＮＡ的翻译时间、翻译地点和翻译产物。值得注意的是真核ｍＲＮＡ３′非翻译区内的突变可能导致肿瘤的发生。文章介绍了１９９１—１９９２年间国际上关于３′非翻译区的一些新发现。     

密码子中的密码:密码子偏好性与基因表达的精细调控

同义突变由于不改变编码蛋白质的氨基酸序列,常被认为是"沉默"突变.实际上,同义密码子的选择在进化尺度上是受到限制的,从而致使同义密码子的使用频率存在差异,称为密码子偏好性.密码子偏好性在转录、转录后加工、mRNA稳定性、翻译起始、延伸、蛋白折叠等方面都起着精细调节的作用.因此,同义突变在很多情况下可导致癌症等各类疾病的发生.本综述在分子机制层面简述了近年来关于密码子偏好性对翻译和转录过程调节作用的进展,以及对于基础研究及医学方面的意义.     

tmRNA的结构和功能

ｔｍＲＮＡ是细菌体内一种代谢上稳定的ＲＮＡ［１、２］。它的结构独特,其５′和３′末端序列有一个类似丙氨酰ｔＲＮＡ的结构,中间序列编码标记肽（ｔａｇｐｅｐｔｉｄｅ）。与其独特的结构相适应,ｔｍＲＮＡ兼有ｔＲＮＡ和ｍＲＮＡ的双重功能,在细胞中参与一种特殊...     

mRNA运输,定位,降解与翻译起动在基因表达中的作用

ｍＲＮＡ运输、定位、降解与翻译起动在基因表达中的作用彭小冬,童坦君（北京医科大学生化与分子生物学系北京１０００８３）基因表达调控是一个多阶段的过程。从基因转录直到成熟的蛋白质产生,经历了一系列步骤,其调控并不限于转录过程。通常对ｍＲＮＡ成熟、输出核外...     

正义-反义多肽的相互作用

遗传学中心法则指出,ＤＮＡ有义链（即正义链,ｓｅｎｓｅＲＮＡｓｔｒａｎｄ）可转录为单链ｍＲＮＡ,其核苷酸序列决定蛋白质的氨基酸序列。虽然ＤＮＡ无义链（即反义ＤＮＡ链,ａｎｔｉｓｅｎｓｅＤＮＡｓｔｒａｎｄ）能以框转录方式转录成反义ｍＲＮＡ,甚至能以框翻...