蛋白质内含子演化分析

蛋白质内含子是能够自我剪切的一段多肽链 .它在生物三大系统中都存在 ,但它的分布在各物种间以及蛋白质种类之间极不均衡 .蛋白质内含子的演化和扩散也因此引起了人们的极大兴趣 .经过系统搜索 ,从已知的核酸序列中找到 6 9个经典的蛋白质内含子 .同源比较和系统树分析表明 ,蛋白质内含子的演化应综合先天遗传和后天转移两方面的因素 .     

蛋白质内含子的特征、转移和演化

自从1990年发现第一个蛋白质内含子,就引起了有关专家的高度重视,蛋白质内含子不仅在理论上丰富了遗传信息翻译后加工的内容,而且实践上在蛋白质纯化方面有着广泛的应用前景.鉴于蛋白质内含子的不断发现,有必要对其在自我剪切,传递,演化等方面的进展做一概述.     

细菌Ⅱ组内含子（GroupⅡintron）的转移机制

摘要: 约14年前在真核生物中发现的Ⅱ组内含子不仅具有催化功能,而且是可移动的逆转录元件。近年来研究发现细菌中也有可移动的Ⅱ组内含子,它们能够逆转录归巢进入同源无内含子的等位基因位点或者逆转录转座进入非等位基因位点。本文试图从细菌Ⅱ组内含子编码蛋白的活性功能域的组成与Ⅱ组内含子转移发生途径之间的联系,综述已知细菌Ⅱ组内含子主要的移动机制。同时,依据作者多年来研究海洋蓝细菌Ⅱ组内含子编码蛋白对Ⅱ组内含子剪接机理的结果,探讨了海洋蓝细菌Ⅱ组内含子是否会发生转移以及可能的转移方式,探讨了Ⅱ组内含子在生物基因组中发生转移的生物学意义。     

II类内含子的研究进展

自1977年以来,发现绝大多数真核生物的基因都是不连续的,即在编码序列中间有一个或数个间插序列(intervening sequence,IVS),前者被称为外显子(exon),后者被称为内含子(intron)。在DNA转录时,外显子和内含子的全部序列都被转录,形成前体mRNA。然后经过转录后加工,引入5′端帽子结构,3′端加上一段多聚腺苷酸。再经过剪接,去除不翻译的间插序列,把翻译部分连成一条链,形成成熟的mRNA。而原核生物的基因转录成mRNA,随即翻译成蛋白质,基因是连续的,在转录和翻译的过程中不需要剪接。     

断裂蛋白质内含子的剪接机制、起源和进化

蛋白质内含子(intein)是具有自我催化活性的蛋白质. 翻译后,通过蛋白质剪接从蛋白质前体中去掉,并以肽键连接两侧蛋白质外显子(extein)形成成熟蛋白质. 断裂蛋白质内含子(split intein)在蛋白质内含子中部区域特定位点发生断裂,形成N端片段和C端片段,分别由基因组上相距较远的两个基因编码. 现在已知,它仅分布于蓝细菌和古细菌中. 断裂蛋白质内含子的N端片段和C端片段通过非共价键(如静电作用)相互识别,重建催化活性中心,介导蛋白质反式剪接. 断裂蛋白质内含子的发现进一步深化了人们对基因表达和蛋白质翻译后成熟过程复杂性的认识,而且它在蛋白质工程、蛋白质药物开发和蛋白质结构与功能研究等方面有非常广泛的应用. 本文试图综述断裂蛋白质内含子的分布、结构特征和剪接机制,并分析其可能的起源和进化途径.     

Ⅱ型内含子及其生物技术应用研究进展北大核心CSCD

型内含子(groupⅡintrons)是一类具有自我剪接功能的核酶,能够通过“归巢”(retrohoming)机制高频插入到DNA靶位点。Ⅱ型内含子对DNA靶位点的识别和剪接具有高度专一性和高效性,这种特性使其在基因工程中具有重要的应用价值。文中首先综述了Ⅱ型内含子基因打靶原理及其在微生物遗传改造中的应用;然后,根据Ⅱ型内含子“归巢”特点及其依赖高浓度Mg2+的特性,分析了Ⅱ型内含子在多功能基因编辑及真核生物应用中的局限性;最后,以笔者课题组研究工作为基础,结合Ⅱ型内含子自身结构特点,分析了Ⅱ型内含子在新型基因编辑工具开发方面的潜能,为Ⅱ型内含子生物技术应用提供借鉴。     

Ⅱ组内含子(Group Ⅱ Intron)的分布及多样性

Ⅱ组内含子(group Ⅱ intron)存在于原生生物、真菌、藻类、植物细胞器以及细菌和古细菌基因组中.在体内,Ⅱ组内含子可通过两步连续的转酯反应从前体RNA中自剪接,并连接两 侧外显子.许多Ⅱ组内含子的剪接反应是由蛋白质辅助完成的,这种蛋白质有的是由内含子编码,有的是由宿主基因编码.Ⅱ组内含子能够有效地归巢进入无内含子的等位基因,也能 够以低频率逆转座进入非等位基因.转座过程依赖内含子RNA和内含子编码的蛋白质（内切核酸酶活性和逆转录酶活性）.本论文在总结Ⅱ组内含子最新研究成果的基础上,分析Ⅱ组内含子可能的起源和进化途径     

酵母基因上游区与内含子可能的短程和长程转录协同增效作用

根据实验观察到的DNA成环和弯折机制,以140bp为分界点,探讨高频转录基因上游区与内含子之间可能存在的短程和长程转录协同增效作用（synergy）。用与随机序列做对比的方法,抽提出最近距离在140bp以下的寡核苷酸对,以及最近距离在140bp以上的寡核苷酸对。仔细分析两种距离下的可能的协同寡核苷酸对的位置特征和碱基组分,发现短程协同作用的寡核苷酸对的平均最近距离都在110bp以下,位于上游区的CCAA是一个很明显的特征;而长程协同作用的寡核苷酸对的平均最近距离集中在250-400bp,并且在多数寡核苷酸对中,位于上游区的寡核苷酸是GC丰富的正调控元件。     

蛋白质内含子的研究进展

自1990年发现第一个蛋白质内含子以来,对其研究愈加引起注意。蛋白质内含子是蛋白质剪接元件,可从前体蛋白中切除并将两侧外显子连接起来成为成熟蛋白质,标准的蛋白质剪接主要包括四步亲核置换反应,新近又发现一种反式剪接机制。蛋白质内含子的演化形成存在先天遗传和后天插入两种方式,但目前还没有直接的实验证据。数据库显示,蛋白质内含子有10个保守模体：A、N2、B、N4、C、D、E、H、F和G,它们在蛋白质剪接过程中具有不同的作用。作为蛋白质剪切元件的蛋白质内含子,是蛋白质工程中一个功能强大的工具,具有重要的实践意义。现对蛋白质内含子的命名、分布、结构、剪接方式以及应用前景等作一全面的综述。     

外显子和内含子的序列复杂性

引入了两个新的关于序列复杂性的测度,并以此为指标分析比较了结构基因序列中的外显子和内含子的复杂性差异。     

拓扑异构酶Ⅱ的结构、功能及作用机制研究进展北大核心CSCD

拓扑异构酶是存在于细胞核内的一类酶,它们能够催化DNA链的断裂和结合,从而调控DNA的拓扑状态,在基因复制、转录、重组、修复和染色体重塑过程中参与了DNA超螺旋结构模板的调节。拓扑异构酶通过催化切断DNA链的磷酸二酯键,产生DNA缺口而发挥作用,这种缺口可以改变DNA分子的拓扑结构,从而解决DNA缠结状态这一问题。在哺乳动物中,主要存在I型和II型两种拓扑异构酶。拓扑异构酶I(type I topoisomerase,Top1)催化产生DNA分子上的单链缺口,而拓扑异构酶II(type II topoisomerase,Top2)则催化产生DNA分子上的双链缺口。Top2在哺乳动物中又分为α亚型和β亚型。其中,Top2α的功能主要与细胞的增殖和多潜能性相关,而Top2β在神经发育中具有重要作用。本文就Top2的结构、功能和作用机制的相关研究进展作一综述。     

内含子编码蛋白与内含子的转移

具有自我剪接能力的Ⅰ型和Ⅱ型内含子有编码蛋白质的功能。Ⅰ型内含子编码成熟酶和核酸内切酶,后者参与Ⅰ型内含子的归巢。Ⅱ型内含子编码的蛋白质呈现成熟酶核酸内切酶和逆转录酶活性,三种活性都在Ⅱ型内含子归巢中起作用。除归巢外,Ⅰ型和Ⅱ型内含子的转移还表现为转位和丢失。内含子作为可转移遗传因子,可能在进化中有一定的意义。     

抗菌肽BuforinⅡ衍生物与大肠杆菌基因组DNA的作用机制

【目的】研究抗菌肽BuforinⅡ的衍生物BF2-A/B与大肠杆菌基因组DNA的作用机制。【方法】琼脂糖电泳检测肽对DNA的断裂作用,凝胶阻滞实验研究肽与DNA的结合作用,圆二色谱考察结合肽后DNA结构的变化,荧光光谱分析肽与溴化乙锭竞争性嵌入DNA以及磷酸根对肽与DNA相互作用的影响。【结果】BF2-A/B不断裂基因组DNA而是结合DNA,使DNA双螺旋结构变得松散,削弱碱基对间的堆积作用,并取代EB,使EB-DNA复合体系荧光减弱。而PO43-的加入减弱了肽对DNA-EB荧光的淬灭作用。【结论】衍生肽与DNA的结合方式是先靠静电引力吸附到DNA磷酸基团上,随即插入双螺旋沟槽,嵌入碱基对间。BF2-B有更多的正电荷,更强的插入沟槽和嵌入碱基对的能力,使得其结合DNA的能力比BF2-A强。     

Ⅰ类,Ⅱ类内含子的结构与功能

Ⅰ类、Ⅱ类内含子的结构与功能曾庆平（华南理工大学生物工程系,广州５１０６４１）关键词内含子分类,自我剪接,起源根据内含子剪接机制的不同,可将其分为自我剪接内含子、剪接体介导剪接内含子和酶促剪接内含子３类。第１类的典型代表是四膜虫ｒＲＮＡ前体中的内含子...     

内含子microRNA——基因组中的暗物质

基因的内含子一直被认为是基因组中的垃圾序列。自上世纪末发现其编码了与RNA剪接相关的一些分子以来,人们对内含子的意义有了重新认识。随着micoRNA研究的深入,现已证实40%的microRNA由内含子所编码,这进一步提升了内含子在基因表达调控中的地位。内含子编码的microRNA长期未被人们所认识,但确实具有一定的生物学功能,可称得上是基因组中的暗物质。     

内含子编码蛋白与内含子的转移

具有自我剪接能力的Ⅰ型和Ⅱ型内含有编码蛋白质的功能,Ⅰ型内含子编码成熟酶和核酸内切酶,后者参与Ⅰ型与含子的归巢。Ⅱ型内含子编码的蛋白质呈现成熟酶核酸内切酶和逆转录酶活性,三种活性都在Ⅱ型内含子归巢中和用。     

内含子microRNA及其宿主基因的表达与功能

微小RNA(microRNAs,miRNAs)是一类具有转录后水平基因表达调控作用的非编码小分子RNA.microRNAs可参与机体发育、代谢及恶性肿瘤、心律失常等疾病的发生.近半数microRNA的编码基因位于已知编码蛋白基因的内含子中,称为"内含子microRNA",后者称为"宿主基因".由于内含子microRNA编码基因位置的特殊性,有研究者认为二者能够共同表达并发挥相似的生物学功能.它的发现不仅丰富了人们对内含子功能的认识,还有助于完善宿主基因功能的作用通路。     

水稻盐胁迫相关内含子microRNA的表达及其生物发生机制

内含子microRNA是一类位于编码基因内含子区域的非编码小RNA。目前,动物内含子microRNA研究报道较多,而关于植物体内含子microRNA的功能及其生物发生机制报道较少。本研究通过高通量测序技术,结合生物信息学方法,发现在盐胁迫条件下水稻幼苗中共85个内含子microRNAs表达,其中差异表达的有24个。预测到的51个靶基因的功能分析,主要涉及抗氧化途径、植物激素信号转导途径及功能基因表达调控途径。此外,根据宿主基因的表达情况推测,共30个内含子microRNAs具有独立表达的功能。通过分析内含子microRNA前体DNA片段上游1 kb序列中的启动子核心元件,初步验证其具有独立表达的能力。因此,推测水稻幼苗在盐胁迫条件下,部分内含子microRNA独立于宿主基因表达,并参与水稻盐胁迫下的自我防御机制。     

真核生物和古细菌的tRNA内含子剪接及其进化

真核生物和古细菌的ｔＲＮＡ内含子剪接及其进化潘建伟潘伟槐韩志勇朱睦元（杭州大学生命科学学院,杭州３１００１２）关键词ｔＲＮＡ内含子进化Ｗｏｅｓｅ根据２１种生物的１６ＳｒＲＮＡ序列分析,于１９７７年提出了三界系统进化树理论。他认为,原核生物应该分为古细...