真核mRNA的3′非翻译区转录后水平调控作用研究进展

真核生物mRNA的3′非翻译区(3′_UTR)在基因表达的转录后调控中起着重要作用:3′_UTR内存在末端加工信号以指导mRNA3′末端的加工;3′_UTR不但控制mRNA的稳定性及降解速率、协助辨认特殊密码子,而且还控制着mRNA的翻译时间、位点及控制其翻译起始及效率等。     

真核mRNA的3′非翻译区转录后水平调控作用研究进展

真核生物mRNA的3′非翻译区(3′-UTR)在基因表达的转录后调控中起着重要作用:3′-UTR内存在末端加工信号以指导mRNA3′末端的加工;3′-UTR不但控制mRNA的稳定性及降解速率、协助辨认特殊密码子,而且还控制着mRNA的翻译时间、位点及控制其翻译起始及效率等。     

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。     

人类珠蛋白基因表达调控机制研究进展

人类β珠蛋白基因簇的顺次切换表达机制包括：在转录水平多个转录调控元件如LCR,EKLF,CCAAT等的作用。在转录后各mRNA的翻译及加工也受到影响。而α珠蛋白基因簇的切换机制则为ξ基因的关闭,另外,α及β－mRNA 3′UTR结构对其自身稳定性具有决定性作用,并进而影响其蛋白质水平。     

基因表达与mRNA结构的关系

基因的转录调控和转录后水平的调控在基因表达过程中起着重要作用。mRNA的结构与基因表达调控的关系非常密切。目前对于mRNA结构对表达的影响因素,主要集中于起始密码子和S-D序列的结构和间隔长度、基因和基因间的间隔区序列和长度,5’末端与3’末端非翻译区、多聚（A）尾、内含子序列对翻译起始效率、发夹结构对mRNA的稳定性的影响和mRNA翻译起始区等对基因表达影响。     

活细胞内MGTR1-3＇UTR的荧光标记及应激定位分析

利用噬菌体衣壳蛋白MS2和带有序列特异性茎环结构（含有MS2蛋白结合位点）的RNA之间的高度亲和力,对外源性入血管紧张素l型受体（angiotensin II receptor type1,AGTRl）mRNA3’端非翻译区（3＇untranslated region,3’UTR）片段进行红色荧光标记,进而在活细胞（HeLa）内研究该mRNA片段的应激生物学行为。通过在pSG5空载体质粒上先后插入两个双链DNA目的片段AGTR1-3qATR和24×MS2,构建重组质粒pSG5／AGTR1—3‘UTR／24×MS2,并将该质粒与重组质粒pERFP／MS2和pEGFP／C1-G3BP共转染入Hela细胞。荧光显微成像结果显示,AGTR1-3UTR-24×MS2 mNA片段能够携带具有入核信号的MS2-RFP融合蛋白离开胞核进入胞浆,而且在亚砷酸盐刺激下,红色荧光标记的AGTR1-3＇UTR-24×MS2 mRNA;4段可在胞浆中形成与应激蛋白G3BP—GFP共定位的颗粒。该结果表明,针对AGTR1-3‘UTR片段的MS2-RFP荧光标记系统构建成功,该荧光标记系统能有效避免假阳性的荧光信号。在细胞受到氧化应激时,AGTR1-3’UTR会被招募至胞浆中的应激颗粒结构中,启示了AGTR1-3＇UTR区域对于调控AGTR1 mRNA在细胞内的应激定位具有重要作用。     

用IRE—FINDER算法在非翻译区搜索人和小鼠的铁反应元件

铁反应元件 (IRE)具有的高度保守的RNA茎环结构 ,是胞质中IRE结合铁调控蛋白 (IRP)的位点。IRP与IRE的结合受细胞内铁含量的调控 ,与铁代谢有着密切的关系。许多与铁代谢有关的基因在 5′UTR或 3′UTR都存在IRE。当铁离子缺乏时 ,IRE与IRP结合 ,使核糖体的翻译进程受阻 ,抑制mRNA的翻译 ;而当铁离子浓度较高时 ,IRP就释放IRE ,促进翻译。因此 ,IRE在 5′UTR调节着翻译的起始[1] 。如果IRE位于 3′UTR ,IRE与IRP的结合可以稳定mRNA并预防其被降解。所有已知的IRE均为C1G5型 ,即环的 1号和 5号碱基位置分别是保守的C和G ;另外还存在一类体外合成的U1A5型IRE ,即环的 1号和 5号碱基位置分别是保守的U和A ,能够在体外有效地结合IRP。由于IRE与铁代谢、氧化性损伤 (oxidativestress)和衰老等过程都有密切的关系 ,因此在临床及新药研制等方面都很受重视。通过改进搜索IRE的算法 ,用计算机程序对人与鼠的mRNA非编码区(UTR)序列数据库进行全面的搜索 ,期望找出可能存在的C1G5或U1A5类型的IRE ,或包含这两种类型IRE的基因。     

内部核糖体进入位点（IRES）调控细胞血清饥饿应激条件下PRDM13的翻译

PRDM13是锌指蛋白转录抑制因子（positive regulatory domain zinc finger protein,PRDM) 家族中的一员,其在细胞分化、肿瘤的发生和恶性转化中起着重要的作用。而对于PRDM13 基因侧翼序列是否含有内部核糖体进入位点(internal ribosome entry site, IRES）及其功能所知甚少。本研究对PRDM13 5′端的非翻译区（5′UTR）进行IRES结构与功能分析,探索其在细胞血清饥饿应激条件下对PRDM13翻译的影响。实验发现,在血清饥饿的条件下,肝癌细胞Bel7402/WT中PRDM13的蛋白质水平增加,但是其mRNA水平基本没有变化。将PRDM13 5′UTR的序列插入双顺反子的报告载体(pRL-FL)中,并且将构建的载体(pRL-PRDM13-FL）转染进细胞中,结果显示,PRDM13 5′UTR含有IRES,且发现PRDM13 5′UTR中的105 nt（53～157）对其IRES的功能至关重要。在帽依赖的翻译（cap-dependent translation）机制被抑制时,IRES这种机制可有效维持PRDM13蛋白合成。本研究提供了在细胞压力条件下调节PRDM13蛋白合成的一种新的解释。     

雌激素受体2（ESR2）mRNA 5′非翻译区内部核糖体进入位点活性的鉴定与分析

真核生物除了传统的帽依赖型翻译机制外,还存在内部核糖体进入位点（internal ribosome entry site, IRES）介导的翻译机制。雌激素受体2（estrogen receptor 2, ESR2）是雌激素受体家族成员之一,其编码的蛋白质在许多肿瘤中发挥重要的作用。ESR2蛋白的异常表达会导致众多肿瘤的发生,但其蛋白质翻译水平的调控机制至今仍不清楚。研究发现,在药物刺激的条件下,乳腺癌细胞MCF7/WT中ESR2蛋白的表达提高,但是其转录水平基本未见发生改变。猜测ESR2 mRNA 5′非翻译区（5′ untranslated region, 5′ UTR）具有IRES活性。为了验证ESR2 mRNA 5′ UTR是否具有IRES元件,将ESR2 mRNA 5′ UTR插入到双顺反子报告基因载体（pRF）中,构建pRL-ESR2-FL重组质粒载体,将其瞬时转染到HEK293细胞。结果发现,ESR2 mRNA 5′ UTR有假定的IRES活性。并且通过3个排除实验验证了ESR2 IRES活性与其5′ UTR中的内部潜在启动子（P<0.0001）、内部剪切位点以及核糖体通读无关。进一步对其序列进行截短研究发现,ESR2 IRES活性发挥的关键区域是3′端的439～468 nt,且ESR2 IRES最大活性的发挥依赖于5′ UTR序列的完整性。并且发现,ESR2 IRES活性的发挥不但需要特定的一级核酸序列,还要有稳定的二级茎环结构。此研究有望为ESR2蛋白调控的相关疾病提供新的药物治疗靶点。     

与剪接、翻译偶联的PRT—mRNA NMD降解机制

最新研究发现，真核细胞前体mRNA剪接不仅仅是前体mRNA的加工步骤，而且在翻译过程中也起到重要的监控作用，通过剪接，外显子－外显子连接点复合物结合于mRNA剪接位点上游20bp处，如果mRNA剪接位点上游大于50－55bp处出现无义突变，则这种翻译提前终止密码子mRNA将会在最后的翻译过程中通过外显子－外显子连接点复合物，Upf蛋白以及帽结合蛋白之间的相互作用，被引入脱帽，降解过程。