mRNA翻译起始区构效关系的研究

本文分析了9个表达量相差55倍的5′PCNA-LacZ′重组子的TIR二级结构与翻译起始效率的关系。在5′NTR顺序确定为28个核苷酸(从转录起始位点起)时,TIR范围在约编码第12个密码子(第33至37核苷酸)处存在一个二级结构及其△G的变化阈位,在该阈位处按表达量调正重组子TIR的范围,得到△G与表达量之间相关系数为0.97的曲线;在TIR二级结构中,起始密码子处于配对的空间位置对翻译起始效率有明显抑制作用,但SD顺序的空间位置与表达量之间无明显相关性。     

m RNA5′端不同位置的二级结构对原核生物翻译起始的影响

 一个 2 1 bp的序列插入 B50中的人 PCNA- Lac Z′融合蛋白 m RNA的 SD序列的上游 1 1 bpH ind 切点处 ,构成正、反向插入的两个重组质粒 B50 il、B50 i2 .通过计算机程序对 m RNA二级结构的模拟分析 ,B50 il的插入序列在翻译起始区 (TIR)前形成一个发夹结构 ,但不影响 TIR的二级结构 ;B50 i2的插入序列在 TIR 5′端形成一个二级结构 ;而另一克隆 D1 3与 B50因 SD前后的 6个和 7个碱基序列的不同 ;使翻译起始区 TIR的 SD到 AUG附近的二级结构不相同 .实验测定的四者的β-半乳糖苷酶活性与计算机计算的解开 m RNA TIR的二级结构所需能量ΔE进行比较 ,其结果说明 m RNA TIR前面的二级结构对翻译起始无影响 ,而位于 TIR的 5′端的二级结构对翻译起始效率是有影响的 .不过 ,它与 m RNA TIR的 SD到 AUG的附近的二级结构对翻译起始效率的影响相比 ,TIR5′端二级结构的影响比较小 .同时 ,PCNA- Lac Z和 PCNA- Lac Z′两种融合蛋白的β-半乳糖苷酶活性也进行了比较 ,酶活性有差别 ,但不同质粒酶活性的比值仍相同 .     

m RNA5′端不同位置的二级结构对原核生物翻译起始的影响

一个 2 1 bp的序列插入 B50中的人 PCNA- Lac Z′融合蛋白 m RNA的 SD序列的上游 1 1 bpH ind 切点处 ,构成正、反向插入的两个重组质粒 B50 il、B50 i2 .通过计算机程序对 m RNA二级结构的模拟分析 ,B50 il的插入序列在翻译起始区 (TIR)前形成一个发夹结构 ,但不影响 TIR的二级结构 ;B50 i2的插入序列在 TIR 5′端形成一个二级结构 ;而另一克隆 D1 3与 B50因 SD前后的 6个和 7个碱基序列的不同 ;使翻译起始区 TIR的 SD到 AUG附近的二级结构不相同 .实验测定的四者的β-半乳糖苷酶活性与计算机计算的解开 m RNA TIR的二级结构所需能量ΔE进行比较 ,其结果说明 m RNA TIR前面的二级结构对翻译起始无影响 ,而位于 TIR的 5′端的二级结构对翻译起始效率是有影响的 .不过 ,它与 m RNA TIR的 SD到 AUG的附近的二级结构对翻译起始效率的影响相比 ,TIR5′端二级结构的影响比较小 .同时 ,PCNA- Lac Z和 PCNA- Lac Z′两种融合蛋白的β-半乳糖苷酶活性也进行了比较 ,酶活性有差别 ,但不同质粒酶活性的比值仍相同 .     

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。     

优化外源基因在大肠杆菌中表达的翻译起始率的策略和方法(英文)

ｍＲＮＡ的翻译起始区（ＴＩＲ）的二级结构对翻译起始率有很大的影响。本文建立了一种改进外源基因在大肠杆菌中翻译起始率的系统。以人分裂细胞核抗原（ＰＣＮＡ）基因为模型,将ＰＣＮＡ基因５′端编码区的１１４ｂｐ的顺序插入质粒ｐＴＺ１９Ｒ中ＬａｃＺ′的５′端构成融合基因。用定点突变法在ＰＣＮＡ的ＡＵＧ的８位插入一个Ｓｈｉｎｅ／Ｄａｌｇａｒｎｏ（ＳＤ）顺序ＧＡＧＧＴ,再以合成的带部分随机序列寡核苷酸作引物,用ＰＣＲ法在ＳＤ顺序两侧,即ＳＤ上游６个碱基和ＳＤ与ＡＵＧ之间７个碱基,进行随机突变,它们与结构基因５′端序列形成各种可能的翻译起始区（ＴＩＲ）二级结构。重组质粒转化大肠杆菌株ＪＭ１０９（ＤＥ３）,５′ＰＣＮＡ－ｌａｃＺ′ｍＲＮＡ可通过诱导表达Ｔ７ＲＮＡ聚合酶而得到专一而有效的转录。通过在Ｘ－ｇａｌ板上蓝色筛选以及随后的杂交鉴定,共得到２６９个５′ＰＣＮＡ－ｌａｃＺ′融合质粒。从中选择８个不同蓝色的重组子进行β－ｇａｌ活性测定,结果表明它们的酶活性相差在２０倍以上。而ＲＮＡ点杂交表明它们在转录水平无明显的差异。由此提示,通过此策略和方法能得到一个在大肠杆菌中能高效表达的翻译起始区。     

基于mRNA 5'端TIR区二级结构优化提高重组sTNFαRI在大肠杆菌中的表达水平

目的:通过优化PET11b-s TNFαRI 5'mRNA翻译起始区(TIR)二级结构从而提高可溶性肿瘤坏死因子I型受体(sTNFαRI)在大肠杆菌[E.coli BL21(DE3)]中的表达水平。方法:通过对PET11b-s TNFαRI mRNA 5'端TIR区二级结构的自由能及核苷酸位置熵分析,设计相应的引物对mRNA 5'翻译起始区(TIR)相应密码子进行突变,从而使核糖体结合位点(RBS)及起始密码子(AUG)暴露于发夹结构之外,此外将p ET11b核糖体结合位点由GAAGGAGA突变为GAAGAA,以利于翻译复合体的组装以及翻译起始。通过基因克隆的方法将5'端TIR区优化后的序列与s TNFαRI序列一起克隆到p ET11b载体中,并转化大肠杆菌BL21(DE3),阳性转化子经IPTG诱导表达,SDS-PAGE和Western blot检测。结果:通过对PET11b-s TNFαRI 5'TIR mRNA二级结构优化,经SDS-PAGE和Western blot分析表明重组s TNFαRI的表达水平较优化前提高50%~60%。结论:通过对重组载体翻译起始区(TIR)mRNA序列的二级结构优化可以有效提高目的蛋白的表达水平,对进一步工业化生产具有重要的应用价值。     

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     

翻译起始区二级结构对荧光素酶基因在COS-7细胞中表达效率的影响

在荧光素酶基因起始密码子ATG下游插入4种串连重复的密码子(6×ATT ,3×ATT ,6×GCC与3×GCC) ,得到具有不同二级结构的翻译起始区(translationinitiationregion ,TIR) ,以研究TIR二级结构对该基因在COS 7细胞中表达的影响.Northern印迹结果显示,4种重组子mRNA的转录水平没有显著差异,而Western印迹与酶活性检测表明,与野生型结构相比,6×ATT与3×ATT能显著提高荧光素酶的表达量与活性,而6×GCC结构的表达量明显下降.使用计算机辅助分析软件,扫描上述TIR结构发现,TIR稳定性或二级结构复杂度是导致上述表达差异的主要原因.     

原核表达中优化起始密码下游序列的软件设计与实现

在原核表达中影响外源基因表达效率的因素有很多,这其中翻译起始效率起了非常重要的作用。翻译起始效率又主要受SD序列、SD序列与起始密码子之间的间距、DB(DownstreamBox)序列、mRNA翻译起始区(TIR)的二级结构和稀有密码子等因素的影响。主要针对DB序列和5′端稀有密码子的优化设计了软件。通过计算机对序列进行分析比对后,按照匹配碱基数、匹配位置、密码子使用频率平均值的顺序进行排序,给出一些优化序列,并给出了软件算法。     

人组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)mRNA5′端非翻译区(UTR)对其表达的调控

运用反转录-PCR技术,从黑色素瘤细胞中扩增出t—PA cDNA 5′末端460bp的片段,再经重组获得含完整5′-UTR的t—PA cDNA克隆,在兔网织红细胞裂解物中翻译和COS-7细胞中表达发现,t—PA mRNA 5′—UTR对其表达有明显的抑制作用。将t—PA mRNA 5′—UTR用苜蓿病毒RNA 5′—UTR替换,使t—PA的表达水平提高3-7倍,mRNA翻译起始区二级结构分析结果表明,翻译起始区的二级结构与t-PA的表达水平有关。     

菜粉蝶微孢子虫核糖体RNA(rRNA)编码基因的研究

用PCR方法扩增、克隆了菜粉蝶微孢子虫核糖体小亚单位RNA(SSUrRNA)编码基因的核心序列 1 2 0 5bp后 ,进一步克隆到菜粉蝶微孢子虫SSUrRNA基因 3′端至LSUrRNA基因 5′端 (580R区 ) 657bp长的序列。与GenBank中对应序列比较后 ,在 657bp这段序列鉴定出菜粉蝶微孢子虫SSUrRNA基因 3′末端、rRNA基因内转录间隔区 (ITS)及LSUrRNA基因 5′端 (580R区 ) ,它们分别位于该序列中 1 45位、1 46 1 86位及 1 87位。与SSUrRNA基因核心序列拼接后SSUrRNA全基因长为 1 2 4 5bp ,rRNA基因内转录间隔区为 41bp及核糖体大亚单位RNA(LSUr RNA)编码基因 580R区为 470bp。同时还构建了菜粉蝶微孢子虫SSUrRNA的完整二级结构。关于微孢子虫rRNA基因的克隆及SSUrRNA的二级结构在国内尚属首次报道 ,它为进一步利用核糖体RNA编码基因及SSUrRNA的二级结构对不同微孢子虫的分类及亲缘关系的确定奠定了基础     

5’端非翻译区对LT—B基因表达的影响

RNA 5’端非翻译区的不同结构可影响基因表达,为了改善编码人毒素源性大肠杆菌热敏感肠毒素B亚单位的LT—B基因的表达水平,我们把该基因置于pBV220载体的PRPL串联启动子下游,构建了带有不同核苷酸组成的5’端非翻译区的重组体。这些重组体分别在大肠杆菌Hblol和DH5a中表达。结果表明,起始密码前有两个连续串联SD序列的LT—B基因的表达水平低于只有单个SD序列下的表达水平,而翻译偶联可使表达改善;用不同的SD序列LT—B基因的表达水平也有所不同,用基因本身sD序列可能要比用pBV220 PL启动于下游的SD序列好;在只含单个LT－B基因SD序列的重组体中,5’端非翻译区序列的长短对LT—B基因表达没有什么影响;重组体在HB101中的表达水平高于在DH5α中的表达水平。     

人细胞周期相关激酶启动子的克隆和初步分析

克隆人的细胞周期相关激酶(CCRK)基因启动子,分析与其表达有关的转录调控因子。通过巢式PCR方法,从人的基因组总DNA中分离出CCRK基因5′端非翻译区大小为1072bp的片段。这段片段的3′端起始点在第一个外显子里第一个翻译密码子ATG( 1)上游128bp处。以1072bp为模板,对启动子进行5′端删除分析,分别扩增951bp(-1072／-128)、564bp(-692／-128)、313bp(-441／-128)、127bp(-239／-128)的片段,与pGL3-Basic荧光素酶报告载体重组构建,人工加上克隆位点,5′端带有KpnI、3′端带有XhoI位点。瞬时转染恶性神经胶质瘤细胞株U373,通过双荧光素酶活性进行分析。对分离出的1072bp的片段进行测序,结果与GenBank(Accession AF035013)的序列比较,同源序列达到98％。双荧光素酶活性分析564bp片段有最强的活性,313bp片段为有活性的最小片段。本研究为进一步研究分析CCRK的核心启动子和与其相关的转录因子奠定基础。     

豌豆根瘤菌结瘤基因启动子内二级结构区与转录活性有关

用羟胺随机改变豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum)结瘤基因 nodD上游的调控区间的核苷酸顺序,将它们插入广谱转录质粒pMP220的LacZ基因前,启动LacZ基因的表达、突变表明与结瘤基因的转录活力有关.DNA序列分析发现,这些突变都在距nodD基因起始密码子约80bp的二级结构区内.     

内部核糖体进入位点研究现状及应用展望

内部核糖体进入位点 (ｉｎｔｅｒｎａｌｒｉｂｏｓｏｍｅｅｎｔｒｙｓｉｔｅ ,ＩＲＥＳ)是最早发现于动物病毒基因组 5′非编码区的一段ＤＮＡ序列 ,它具有不依赖于 5′帽子结构的翻译起始功能。1 .ＩＲＥＳ的发现基因的表达分为转录和翻译两个相互独立但又紧密联系的阶段。正常情况下真核细胞的ｍＲＮＡ前体转录完成后 ,经过剪接、5′端加帽、3′端加尾等修饰过程生成成熟的ｍＲＮＡ。 5′帽子结构除了能使ｍＲＮＡ免遭核酸酶和磷酸酶的攻击 ,在随后的翻译起始中也起到十分重要的作用。核糖体小亚基通过识别ｍＲＮＡ 5′端帽子结构来寻找蛋…     

降低mRNA翻译起始区的稳定性原核非融合表达HAb18GEF

为在大肠杆菌中非融合表达肝癌相关抗原HAb18G胞外区片段（HAb18GEF）,将HAb18GEF基因的cDNA插入原核表达载体pET21a+。通过计算机辅助设计,对重组的HAb18GEF/pET21a+的mRNA翻译起始区（TIR）的二级结构和密码子偏性同时进行预测。结果发现其存在稳定的茎环结构和许多稀有密码子。通过优化二级结构和优化密码子偏性二种策略分别来降低HAb18GEF/pET21a+的mRNA翻译起始区（TIR）的稳定性。在不改变氨基酸序列的前提下,利用密码子的简并性,通过非连续定点突变实现这两种优化。将突变前后的重组子经酶切鉴定和测序验证后,转化感受态JM109DE3宿主菌后,随机挑菌37℃下用IPTG诱导表达。SDSPAGE、间接ELISA、Western blot 和细胞分级分离法分析这些重组子的诱导表达情况。RNA dot blot对比分析优化前后目的基因mRNA的量。结果证明,成功地构建了HAb18GEF/pET21a+及其二种优化突变体。仅优化TIR区二级结构或仅优化TIR区密码子偏性均能实现HAb18GEF蛋白的非融合表达,而未优化的重组子不表达任何HAb18GEF。非融合表达产物在大肠杆菌中主要以包涵体形式存在,高达293%。由于过表达和细胞渗漏,培养基和周质腔中也可检测到少许的HAb18GEF。优化二级结构和优化密码子偏性二种策略的HAb18GEF的非融合表达量基本相同。优化前后HAb18GEF转录的mRNA量没有差别。这些结果表明,降低mRNA翻译起始区的稳定性可实现肝癌相关抗原HAb18G胞外区片段在大肠杆菌中的非融合表达。     

牛凝乳酶原基因在大肠杆菌中表达调控的研究

Shine-Dalgarno序列与起始密码子之问的距离与组成对凝乳酶原基因表达有明显的影响,可导致其表达水平有15倍之差。SD序列至ATG之间为15bp不利于表达,表达质粒中sD-ATG在7-11bp之间都有可能获得高效表达;但决定因素不是简单的长度,而是RBS附近可能的二级结构即△G的大小、SD序列及ATG中参与配对的碱基数目。将pTLC23中凝乳酶原cDNA3＇端端非翻译区插入终止密码子TGA与转录终止子rrnBT₁T₂之间适当位置可提高凝乳酶原基因的表达,这可能是因为这段序列能形成由53个碱基对和8个碱基组成的稳定的mRNA二级结构,起到转录终止子的作用,而一般认为串联终止子对终止转录更为有效。     

5′端非翻译区对LT-B基因表达的影响

mRNA5＇端非翻译区的不同结构可影响基因表达,为了改善编码人毒素源性大肠杆菌热敏感肠毒素B亚单位的LT-B基因的表达水平,我们把该基因置于pBV220载体的P_RP_L串联启动子下游,构建了带有不同核苷酸组成的5＇端非翻译区的重组体。这些重组体分别在大肠杆菌HB101和DH5α中表达。结果表明,起始密码前有两个连续串联SD序列的LT-B基因的表达水平低于只有单个SD序列下的表达水平,而翻译偶联可使表达改善;用不同的SD序列LT-B基因的表达水平也有所不同,用基因本身SD序列可能要比用pBV220P_L启动子下游的SD序列好;在只含单个LT-B基因SD序列的重组体中,5＇端非翻译区序列的长短对LT-B基因表达没有什么影响;重组体在HB101中的表达水平高于在DH5α中的表达水平。     

利用优化的5′-RACE实验定位副溶血弧菌基因的转录起始位点

目的:优化5′-cDNA末端快速扩增(5′-RACE)实验平台,用于定位副溶血弧菌(VP)基因的转录起始位点。方法:提取VP的总RNA,用rDNaseⅠ消化去除可能污染的基因组DNA;利用T4 RNA连接酶将已知序列的寡核苷酸片段连接至RNA的5′端,进而将其逆转录成cDNA;以cDNA为模板,采用巢式PCR技术扩增目的基因DNA片段,并将其直接克隆入T载体;最后通过测序比对的方法确定靶基因的转录起始位点。利用引物延伸实验进一步研究VPA1027的转录起始位点,以检验5′-RACE实验结果的可靠性。结果:5′-RACE实验结果表明,VPA1027、scrG、scrA、cpsA及VPA0198的转录起始位点分别为G(-103)、G(-70)、T(-205)、C(-129)和G(-238)(翻译起始位点为+1);引物延伸结果显示,VPA1027的转录起始位点也为G(-103)。结论:优化后的5′-RACE实验可以精确定位VP基因的转录起始位点。     

真核细胞中多重表达框mRNA的选择性翻译起始（英文）

扫描模型和遗漏扫描模型是真核生物m RNA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m RNA,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m RNA.通过转染人Bel-7402细胞系,研究了这些多顺反子结构m RNA的翻译起始模式.结果表明,在移码翻译顺序下,多顺反子m RNA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.