棉铃虫5型质型多角体病毒RNA聚合酶的确定与功能机制研究

棉铃虫5型质型多角体病毒属于呼肠孤病毒科质型多角体病毒属,以重要农业害虫棉铃虫为其天然宿主,对棉铃虫的生物控制具有重要意义.本文对棉铃虫5型质型多角体病毒第3片段编码的蛋白的功能进行了初步研究.首先通过同源性对比,推测其所编码的蛋白可能行使RNA依赖的RNA聚合酶(RdRP)的功能.通过体外活性研究确定了该蛋白的RdRP活性,并确定了其保守活性位点GDD.随后以病毒基因组RNA和3′-OH封闭的病毒基因组RNA为模板,利用Northern blot方法研究该蛋白起始病毒基因组RNA合成的分子机制.结果表明,该病毒的RdRP主要通过引物非依赖的方式起始病毒基因组RNA的合成,并且该RdRP蛋白并不具有末端转移酶活性.最后,对RdRP行使功能的生化条件进行探索,发现RdRP功能的发挥需要二价金属离子Mg2+的存在.     

依赖RNA的RNA聚合酶介导RNA干扰的扩增效应

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是一种非常高效的基因沉默效应,RNA依赖性RNA聚合酶(RNA—de—pendent RNA polymerase,RdRP)介导的扩增作用可能是RNAi具有高效性的一个主要原因。了解RdRP在生物体中存在的证据、RdRP及其复合体的结构、次级siRNA的产生及转移性RNAi的发生机制等问题,对深入理解RNAi的作用机制和促进RNAi的临床应用有重要意义。     

RNA干涉及其应用前景

RNA干涉是指由特定双链RNA(dsRNA)引起的转录后基因沉默现象。研究表明,Dicer断裂dsRNA产生的小干涉RNA可以抑制哺乳动物体细胞和胚胎中的基因的表达。RdRP在扩增RNAi中起着关键性的作用,RdRP活性复制较长的触发性dsRNA或以一种非引物的方式复制短的siRNA,即以siRNA为引物的RdRP反应使靶mRNA转变为dsRNA,同时复制触发性dsRNA。所有的产物又可作为Dicer的底物,起始RdRP级联反应。本文综述了RNAi可能的作用机制,并对RNAi在分析功能基因组、药物治疗等方面的应用前景进行了展望。     

重组西尼罗病毒NS5融合蛋白依赖RNA的RNA聚合酶特性鉴定

西尼罗病毒(West Nile virus, WNV)非结构蛋白NS5是病毒基因组复制的关键蛋白.以病毒全长cDNA克隆为模板,PCR扩增获得NS5的RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp)活性区（NS5pol）及该蛋白完整的编码序列（NS5F）,分别克隆于原核表达载体pET-28a 并转化至大肠杆菌E.coliBL21（DE3）中诱导表达.表达的可溶性重组蛋白经Ni柱亲和层析纯化后进行SDS-PAGE和Western印迹鉴定.结果显示,二者均为病毒特异蛋白,且纯度均在90%以上.进一步的体外RdRp分析及EMSA的结果表明,NS5pol和NSF5均有较高的RdRp活性,且该活性具有RNA模板序列和二级结构的特异性.获得的具有RdRp活性的NS5pol和NS5F为西尼罗病毒基因组复制相关元件的研究奠定了基础.     

植物RNA沉默机制的研究进展

RNA沉默是真核生物中普遍存在的抵抗病毒复制表达、抑制转座子转座及调控基因表达的监控机制。植物中的RNA沉默(转录水平的基因沉默PTGS)在RdRP的作用、transitive RNAi的双向延伸、沉默效应的系统性传播等方面与动物中有所不同,且植物中的内源性miRNA在数量和种类上也更具多样性。文中就以上方面及RNA沉默在植物中的应用进行了综述。     

基于甲病毒的RNA复制子疫苗

RNA复制子疫苗利用源自病毒能够自主复制的RNA,结构蛋白基因由外源抗原基因取代,保留了非结构蛋白基因,非结构蛋白可控制载体RNA在胞浆中高水平复制和外源基因的高水平表达。RNA复制子疫苗克服了传统疫苗和普通DNA疫苗存在的缺点,具有免疫效果显著、安全性好、应用范围广等优点,具有很好的应用前景。用于RNA复制子疫苗的载体主要源自甲病毒,本文以甲病毒载体为例,简要阐明RNA复制子疫苗的基本原理和特点,并对其应用作一综述。     

猪繁殖与呼吸综合征病毒RNA依赖性RNA聚合酶中SDD功能区的突变分析

猪繁殖与呼吸综合征病毒PRRSV亚基因组的转录和基因组的复制由病毒复制酶引导.病毒首先合成两个多聚蛋白,随后多聚蛋白被加工分解成若干较小的非结构蛋白（nsps）,从而产生了复制酶.病毒复制酶所在的nsp9含有特异性的功能性序列模体,在正链RNA病毒的RNA依赖性RNA聚合酶RdRp中共同含有这些保守的序列模体.为了验证PRRSV所特有的SDD模体是否能够替换为其他RNA病毒相应所含有的保守模体,以及SDD的每一个氨基酸对于RdRp催化活性的影响,将其分别替换为多种不同的氨基酸.研究发现,只有将nsp9中SDD替换为GDD,即丝氨酸替换为甘氨酸S3050G时,才能拯救出病毒,并且传代后此病毒在遗传上是稳定的.改变SDD中的任何一个天门冬氨酸都对病毒是致死性的,突变后破坏了聚合酶的活性和RdRp的翻译功能,但却没有使RdRp失去复制功能.所以研究认为,SDD模体是PRRSV的RdRp所特有和保守的,不能被替换为除GDD外的其他RNA病毒所含有的保守模体,套式病毒与其他正链RNA病毒在进化上具有一定的联系.研究表明,SDD模体的两个天门冬氨酸对于PRRSV亚基因组的转录是不可缺少的;从进化上看,SDD模体可能是正链RNA病毒GDD模体的一种变异形式.     

RNA复制子疫苗研究进展

最近兴起的RNA复制子疫苗,利用源自病毒的能够自主复制的RNA,其结构蛋白基因由外源抗原基因取代,保留了非结构蛋白(RNA复制酶)基因。RNA复制酶可使RNA载体在细胞质中高水平复制,并实现外源抗原基因的高水平表达,可同时诱导细胞免疫和体液免疫应答。大量双链RNA可诱导被感染细胞凋亡,宿主细胞的凋亡有利于免疫系统识别外源抗原。RNA复制子疫苗克服了传统疫苗和普通DNA疫苗存在的缺点,具有抗原表达效率高、安全性好、应用范围广等优点,因而被视为一种发展前景很好的疫苗形式。目前已对一些疾病模型基于复制子的治疗性和预防性疫苗进行了研究(涉及的对象包括病毒、肿瘤以及细菌毒素等),并对某些不足之处进行了改进。     

A型流感病毒RNA聚合酶及其对基因组复制和转录的调控作用

A型流感病毒是正粘病毒科成员,为单股负链分节段RNA病毒,全基因组由八个节段组成,分别编码八种结构蛋白(PB2、PB1、PA、HA、NP、NA、M1和M2)和两种非结构蛋白(NS1和NS2).核蛋白(NP)和RNA聚合酶复合体与病毒的八个RNA节段组成八个螺旋丝状的病毒核衣壳(RNP),核衣壳被双层类脂膜包裹,脂膜内为基质蛋白(M1)层,膜上镶嵌着HA、NA和M2三种膜蛋白.HA和NA为流感病毒的主要抗原.根据HA和NA抗原性的差异,A型流感病毒可分16个HA亚型和9个NA亚型[1].A型流感病毒具有广泛的宿主范围和超强的重组变异能力,对人类健康的威胁日趋严重,引起各国政府和科技工作者的广泛关注.研究RNA聚合酶的功能、揭示病毒复制和变异机理是目前抗流感病毒感染研究的热点之一.本文综述了流感病毒RNA聚合酶及其对病毒基因组复制和转录调控的研究进展.     

Enzymatic cleavage of RNA by RNA

The catalytic activity of E. coli RNase P, an enzyme essential for tRNA biosynthesis in vivo, resides in the RNA subunit of the enzyme. This RNA, which has all the properties of a classical enzyme, can cleave precursor tRNAs in vitro in the total absence of proteins.     

Enzymatic cleavage of RNA by RNA

The discovery and characterization of the catalytic RNA subunit of the enzyme ribonuclease P ofEscherichia coli is described.Nobel lecture given on December 8, 1989, by Professor Sidney Altman, and published in LES PRIX NOBEL 1989, printed in Sweden by Norstedts Tryckeri, Stockholm, Sweden, 1990, republished here with the permission of the Nobel Foundation, the copyright holder.     

Moving RNA moves RNA forward

Cell communication affects all aspects of cell structure and behavior, such as cell proliferation, differentiation, division, and coordination of various physiological functions. The moving RNA in plants and mammalian cells indicates that nucleic acid could be one of the various types of messengers for cell communication. The microvesicle is a critical pathway that mediates RNA moving and keeps moving RNA stable in body fluids. When moving miRNA enters the target cell, it functions by altering the gene expression profile and significantly inhibiting mRNA translation in recipient cells. Thus, moving RNA may act as a long-range modulator during development, organogenesis, and tumor metastasis.     

RNA helicases: modulators of RNA structure

RNA molecules play an essential role in many cellular processes, often as components of ribonucleoprotein complexes. Like proteins, RNA molecules adopt sequence-specific secondary and tertiary structures that are essential for function; alteration of these structures therefore provides a means of regulating RNA function. The discovery of DEAD box proteins, a large family of proteins that share several highly conserved motifs and have known or putative ATP-dependent RNA helicase activity, has provoked growing interest in the concept that regulation of RNA function may occur through local unwinding of complex RNA structures.     

RNA编辑功能和RNA干扰

RNA编辑被认为是生命体一种新的基因加工与修饰现象,是指DNA转录成RNA后除RNA剪切外的其他加工过程,以核苷酸的删除、插入或替换等方式改变遗传信息,揭示生物进化过程中基因修饰和调控的另一个重要途径,是对中心法则的重要补充.而RNAi是一种由dsRNA介导的,在转录水平、转录后水平和翻译水平上阻断基因表达的基因调节途径.着重介绍 RNA编辑功能、RNA编辑与RNA干扰关系.     

Catalytic RNA and RNA Splicing

The capacity of Watson-Crick base-pair complementarity to directinformational transactions basic to gene expression has longbeen appreciated. Among RNA molecules, it mediates mRNA-tRNAcodon-anticodon pairing and the 16S rRNA-mRNA Shine-Dalgarnointeraction. More recently, we have come to realize that therole of RNA may transcend that of intermolecular recognition,per se, to include catalysis. Following the tour-de-force studiesof the self-splicing Tetrahymena rRNA precursor, the stage isnow set for the primary role of RNA to be revealed in nuclearpre-RNA splicing, which is catalyzed by a large ribonucleoprotein(RNP) complex in the cell nucleus, called the spliceosome. Theremoval of introns from nuclear pre-messenger RNA (pre-mRNA)shares fundamental properties with certain RNA self-splicingreactions. It therefore seems likely that the major catalyticstrategies in nuclear pre-mRNA splicing are carried out by thesmall nuclear RNAs (snRNAs), which are major constituents ofthe spliceosome.     

非编码RNA和RNA沉默

生物体内存在大量的非编码RNA ,它们形态各异 ,功能也千差万别 ,在生物的生长、发育、分化进程中扮演着不同的角色 ,尤其是siRNA ,它是RNA沉默的诱因。RNA沉默是真核生物特有的现象 ,它需要一系列因子的参与 ,其中RNA依赖性的RNA聚合酶是沉默起始的关键 ,Dicer酶是形成siRNA的基础 ,而RNA沉默诱导复合体 (RSIC)等是发生RNA沉默“链式反应”的关键因子