dRNA-seq原理及其在原核生物转录组学研究中的应用

第二代测序技术不仅推进了基因组学的研究, 而且也广泛应用到转录组学的研究中。原核生物转录组学的研究方法主要有Tiling芯片和RNA-seq, 后者因其较高的覆盖率和分辨率以及越来越低廉的成本而逐渐被更多的研究单位采用。根据对mRNA富集方法或rRNA去除方法的不同, 目前RNA-seq方法主要有6种, 其中dRNA-seq由于采用了5′单磷酸依赖的外切酶, 可以特异性地降解加工过的转录本, 从而使初始转录本得到富集, 已被广泛应用到原核生物转录起始位点、小的调控RNA、启动子及操纵子等研究中。文章对dRNA-seq的原理、技术流程及其在原核生物转录组学研究中的应用进行了综述, 并对这一研究方法在现阶段应用的优势和局限性进行了讨论, 也进一步对该方法在未来的发展和应用进行了展望, 期望为国内相关领域研究人员提供参考。     

真核生物rRNA基因的转录调节

核糖体RNA(rRNA）基因的转录直接决定着细胞核糖体的生物发生,而后者与细胞的生长、增殖等行为相适应.研究发现,rRNA基因转录以RNA聚合酶Ⅰ（Pol Ⅰ）为核心,有多种因子参与,并受到多种调控因子的严密调节控制;各调控因子不仅均有自己特异的作用位点,而且又彼此关联、相辅相成.本文在简要介绍真核生物rRNA基因转录基本过程与涉及的主要因子的基础上,重点阐述了rRNA基因转录的主要调节方式,包括ERK、mTOR和JNK等信号转导通路对转录因子磷酸化的影响;转录因子的乙酰化;细胞周期相关因子和其它因子的多种作用方式等. 概括起来看,真核生物rRNA基因转录调节的核心机制是调节转录因子间及转录因子与DNA间的相互作用或影响染色质结构,从而实现对rRNA基因转录的调控,以满足特定生理/病理状况下细胞对rRNA量的要求.     

真核生物Ⅱ类基因的转录起始

真核生物Ⅱ类基因的转录起始是一个非常复杂并且受到严格调控的过程. 它涉及到染色体结构的改变、顺式作用元件和反式作用因子相互作用等多种过程. 关于Ⅱ类基因基础转录起始复合物在启动子区的装配的研究,目前存在两种模型,即分步组装模型与RNAPⅡ全酶模型,它们分别是基于体外重建转录实验的结果以及酵母中RNAPⅡ全酶巨酶体系的发现而提出的. 在转录激活的分子机制上目前认为存在两个相互联系的过程,即解抑制作用和真正的激活作用.     

真核生物转录的发现

转录过程是遗传信息传递过程中一个非常重要的阶段,是生命研究中一个重要方面.该文阐述真核转录的研究进程,重点介绍卢德(Roeder RG)在此过程中发挥的重要作用,以熟悉这位科学家的贡献和真核转录发现的历史过程.     

竞争性内源RNA在转录后水平调控基因表达

竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ce RNA)假说提出了一种RNA在转录后水平调控基因表达的机制,即信使RNA(message RNA,m RNA)、长链非编码RNA(long non-coding RNA,lnc RNA)、假基因(pseudogene)转录物及环状RNA(circular RNA,circ RNA)通过竞争结合相同的微小RNA(micro RNA,mi RNA)来影响靶基因RNA的稳定性或翻译活性,实现转录后水平的基因表达调节。这一全新的基因表达调控机制目前已在肌肉的分化、胚胎干细胞的分化、中脑的发育及癌症的转移等多个研究领域被发现,并且被证实参与多个生物学过程的调控。ce RNA这种以mi RNA为媒介实现RNA与RNA相互调控的机制,使得编码基因和非编码基因在全转录组范围内形成了一个庞大而精细的调控网络,增加了基因调控网络的复杂性。文章就ce RNA的分子类型、ce RNA机制所涉及的生物学功能、影响ce RNA机制的重要因素及ce RNA调控网络预测这几个方面进行综述。     

原核生物转录调控研究技术及进展

原核生物基因表达调控主要发生在转录水平,研究原核生物的转录调控有利于了解其基因表达调节机制。近年来,随着分子生物学及相关技术的突破,转录调控研究技术也不断发展,因此主要综述了原核生物转录调控的技术方法及其新进展,包括凝胶电泳迁移率实验、DNase I足迹技术、染色质免疫共沉淀技术、微量热泳动技术、等温滴定量热法及细菌单杂交系统,以期系统地了解这些方法的优缺点和适用性,帮助研究者更好的利用原核生物转录调控为人类造福。     

RNA病毒基因组和转录复制多样性的分子基础

自然界中RNA病毒的种类和数量比DNA病毒多得多,根据基因组类型,RNA病毒可分为多种类型,许多研究者认为,存在于古细菌Myxobacteria中,仅仅有一个逆转录酶基因的反转子（Retron)可能是所有病毒的祖先,进化的模式如下,反转子→反座子→反转录转座子→反转录病毒→副反转录病毒→DNA病毒,RNA病毒转录。／复制在很多特征上与DNA病毒迥然不同,依赖于RNA的RNA聚合酶是RNA病转录／复制的主要催化剂,RNA病毒基因组转录和复制都从3'端poly(A)或类tRNA结构或其他结构起始,内部终止是转录,通读到5'末端终止是复制,RNA病毒的模板有正链病毒（RNA模板,负链病毒RNA模板和全长正负链反基因组RNA模板,RNA模板的选择调控机制非常复杂,目前知之甚少,选择模板,RNA聚合酶与转录因子结合形成复制体是两种主要的调控方法,另外,5'UTR和3'UTR也可以调控RNA病毒的转录。     

真核生物转录的延伸机理

由于对真核生物基因转录延伸期研究的忽视,现有的真核生物基因转录理论存在种种的偏颇.然而,新近的研究发现却使人们逐渐认识到,真核基因转录延伸阶段其实是真核细胞调节基因转录的一个高度有序、而又极为复杂的调控平台.本文尝试对近年来真核生物基因转录延伸领域的研究进展,包括转录延伸与mRNA加工的偶联、基因转录延伸调控的分子机理以及转录延伸调控对发肯和应激反应产生的影响,作概括性的综述.     

RNA聚合酶活性变化在DEN诱发大鼠肝癌细胞核体外转录中的调节作用

DEN诱发大鼠肝癌的细胞核RNA体外转录合成显著增强,染色质结合型和游离型RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ活性均高于正常肝细胞,而结合型酶Ⅰ和Ⅱ的活性几乎各占总活性的50％(正常肝细胞结合型酶Ⅰ约占70％),表明Ⅱ类基因的转录增强更明显。肝癌细胞核中转录活性RNA聚合酶Ⅱ的分子数为正常肝细胞核的1.8倍,同时RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ催化转录的延长速度为正常肝细胞核的1.3和2.2倍。结果表明,肿瘤细胞不仅有较多的活性RNA聚合酶分子,而且催化转录(延长)的速率也增高。     

RNA病毒感染性转录体的制备

构建感染性转录体已成为研究ＲＮＡ病毒复制,表达,致病机制等的有力工具。感染性转录体可通过ｃＤＮＡ克隆经体内或体外转录获得,也可通过聚合酶链反应（ＰＣＲ）扩增产物直接转录获取。ＤＮＡ聚合酶引起的点突变、ｃＤＮＡ克隆的稳定性,转录体长度多态性、病毒基因组的５‘和３’端序列等均可影响转录体的感染性。     

RNA聚合酶II中的CTD结构在mRNA转录和加工偶联过程中的重要作用

RNA聚合酶II最大亚基末端的羧基端结构域（CTD）是由以七氨基酸（-Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser- Pro-Ser-）为重复单位的高度保守的重复序列组成的。因其结构与功能上的特殊性,它在近年来受到学术界的广泛关注。诸多的实验表明,该结构可通过与mRNA加工因子的相互作用而对其加工过程产生直接或间接的影响,在mRNA的转录和加工的偶联过程中具有重要的作用。本文即是根据近年来的实验结果对其结构和功能做出的综述性介绍。     

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(tRN...     

核不均一性核糖核蛋白在RNA加工过程中的作用

在真核细胞中,初始转录产物（前体mRNA）经过一系列复杂的转录后加工过程形成成熟的mRNA.在这一过程中,大量蛋白质和加工因子有序汇集在核糖核蛋白复合体中并参与对前体RNA的加工过程. 该复合体中的蛋白质部分主要由一类约20种称为核不均一性核糖核蛋白的多肽分子构成.除了早期了解的一些结构性功能外,近来已有许多证据显示这些蛋白质在细胞中RNA的代谢及其他活动方面具有更加广泛和积极的作用.     

真核生物mRNA上的修饰核苷及在发育调控中的作用

信使RNA (Messenger RNA,mRNA)上的表观修饰对于转录本的稳定性和翻译活性有重要影响。在不同生物体的不同发育时期和不同组织器官中,特异转录本不同位点存在的核苷修饰影响mRNA的前体剪切、成熟mRNA的稳定性以及其翻译为蛋白质的效率。目前已知的170多种修饰核苷中在mRNA上发现的只占极少数,由于mRNA的丰度低、组织和发育特异性强等特点,研究mRNA特异位点的核苷修饰有很大的技术难度。近些年随着meRIP等技术的进步,mRNA核苷修饰功能的研究得到了长足的发展,特别是针对m6A、m5C等甲基化修饰的研究已经相当深入。文中简要回顾近年来mRNA核苷修饰领域的研究进展,对不同位点和不同类型的修饰核苷在不同物种生长发育中的调控作一总结,并对未来的研究热点和技术瓶颈展开讨论。     

原核生物中小RNA的功能及研究进展

在原核生物基因组中,除了tRNA、rRNA和mRNA这3种我们很熟悉的RNA以外,目前已经知道还含有许多编码非常规调控的RNA。这些RNA的长度为50～400核苷酸,通常由原核生物的基因间区编码,但并不翻译成蛋白质,因此被称为非编码小RNA（sRNA）,简称小RNA或非编码RNA。近年来,随着生物信息学和分子生物学技术的不断发展,在原核生物体内陆续发现了上百种sRNA分子,这些sRNA分子具有多样的生物学功能,作为一类新发现的基因表达调控子已经引起了高度的重视。     

真核生物转录调控进化的研究进展

转录调控进化在真核生物的表型进化中发挥了重要作用.首先介绍了基因转录调控元件,包括基因上游调控序列和转录因子的进化特点,然后阐述了转录调控进化在生物体进化中所起的作用,最后提出了当前研究转录调控进化所面临的问题和挑战.     

SAM-V核糖开关RNA体外转录体系优化

为了提高RNA体外转录效率,选取SAM-V核糖开关晶体结构模板对RNA体外转录体系进行优化。结果表明:目的RNA相对百分含量在反应时间和Mg2+添加浓度分别为8h和85m M/L时达到最高值,优化体系较标准体系目的RNA相对百分含量提高了一倍。我们的工作为下一步准备SAMV核糖开关晶体打下了基础。