植物小开放阅读框编码肽的研究进展

小开放阅读框（small open reading frame,sORF）一般指基因组中能够编码长度在100个氨基酸左右或以内短肽的开放阅读框。它们广泛存在于植物基因组,却因编码短肽而常被基因组注释忽视。随着翻译组学和蛋白质组学测序技术的发展,具有翻译活性的sORF被证实广泛存在于植物基因组,且参与植物生长发育等重要过程的调控。该文归纳了近些年来植物领域sORF的一些研究进展,主要包括sORF的来源与分类、信息学预测方法和生物学功能等,并基于此对植物sORF未来的研究方向进行了展望。     

微生物小开放阅读框:小蛋白及翻译调控研究进展

小开放阅读框(small open reading frame, sORF)广泛存在于不同生物基因组中,由于其序列短,以及编码的产物小蛋白(smallprotein,或称微蛋白;microprotein或迷你蛋白miniprotein)检测困难等原因,小开放阅读框长期未得到充分注释和研究。近年来,随着高通量测序、翻译组和质谱分析等技术的不断发展,在不同生物中发现大量新的小开放阅读框,其编码的小蛋白及介导的翻译调控已应用于药物开发及植物抗病机理等研究。但是,目前对微生物的小开放阅读框相关研究和应用还相对有限。本文综述了小开放阅读框编码产物小蛋白的发现和鉴定,以及上游开放阅读框(upstream open reading frame, uORF)对mRNA翻译调控等最新研究进展,重点介绍了微生物基因组中小开放阅读框的鉴定和功能研究进展,为深入认识微生物中小开放阅读框的功能和作用机制,以及植物和动物等高等其他生物的小蛋白和翻译调控相关研究提供参考。     

小开放阅读框编码微肽的研究进展

已有的研究表明,生命体中存在着大量的非编码RNA(non-codingRNA,ncRNA),先前被错误注释为ncRNA的分子序列中实际上包含小的开放阅读框(short open reading frame, sORF),部分sORF可转录并翻译成进化保守的微肽(micropeptide),这些sORF由于序列较短和研究技术手段的限制而被忽略。迄今为止,已在生命体中发现一些sORF编码的功能各异的微肽,它们对生命活动的调控起着重要作用。本文对近年来发现的功能性微肽进行综述,介绍了本课题组发现新型微肽MIAC (micropeptide inhibiting actin cytoskeleton)的过程,同时总结了研究潜在微肽的相关技术,以期为研究人员利用相关技术发现新微肽提供借鉴和参考。     

原核生物基因组肽编码sORFs分布及功能特征

近期,从非编码RNA中发现具有肽编码能力的小开放阅读框(sORFs),激发了人们对这种长期被忽略的基因组元件的研究兴趣,sORFs迅速成为当前重点研究领域.由于表达水平及丰度低、序列短等因素,对肽编码sORFs的有效研究方法及数据资源还很缺乏,现有研究仅集中在少数真核模式生物,对自然界中广泛存在的原核生物研究非常少,肽编码sORFs的发现为目前精准背景下的基因组注释提出严峻挑战.在此背景下,本文首先系统研究了80余种不同类型原核生物中长度小于100个氨基酸的肽编码sORFs分布及功能特征,并对不同长度区间sORFs的序列组成、分布及进化特征进行了对比分析.结果表明,肽编码sORFs在原核生物基因组普遍存在,随着序列长度的降低,其序列复杂度降低,行使的生物功能也相对集中.在此基础上,进一步结合当前肽编码sORFs研究现状,深入总结了肽编码sORFs研究存在的问题及挑战,为今后肽编码sORFs研究奠定了坚实理论基础.     

sORFs及其编码的微肽的发现和鉴定方法研究进展

小开放阅读框(small open reading frames,sORFs)是指含有不多于100个密码子的开放阅读框.由sORFs编码的肽被称作微肽(micropeptide)或小开放阅读框编码的肽(sORFs-encoded pep-tide,SEP).随着生物信息学、计算机科学以及高通量测序技术的发展,已在多个物...     

植物非编码RNA的研究进展

非编码RNA(non-coding RNA, ncRNA)是一类广泛存在于多种生物体中,缺乏明确的开放阅读框,不编码蛋白质的RNA分子.目前已从部分植物中分离到一些ncRNA,它们直接以RNA分子的形式在植物体内发挥重要的调节功能,影响细胞分化和个体发育、基因转录调控、mRNA稳定性、RNA加工与修饰、信号传导、以及环境适应调节等.植物ncRNA的研究为深入了解植物的生长发育及系统进化提供了重要信息.     

家蚕浓核病毒DNV-3（中国株）的VD2基因组序列分析

浓核病毒BmDNV-3(中国株)基因组中含有两种不同的单链线形DNA分子(VD1,VD2)。该病毒的VD2被分离、纯化、克隆到pUC119载体上,并完成了VD2全基因组序列的测定。序列分析显示:VD2全基因组长为6022个核苷酸,末端拥有524个核苷酸反向重复序列(ITRs)。VD2基因组正链含有2个大的开放阅读框,负链含有1个小的开放阅读框。计算机分析推测该基因组正链上开放阅读框(ORF1)及负链上开放阅读框(ORF3)主要编码病毒的非结构蛋白,而正链上开放阅读框(ORF2)主要编码病毒的结构蛋白。比较BmDNV-3 VD2和BmDNV-2(Yamanashiisolate)VD2基因组全序列,两者同源性达97.7%,并且有132个碱基的替代1、1个碱基的删除和2个碱基插入。研究结果显示BmDNV-3 VD2和BmDNV-2 VD2有很近的亲缘关系,但也发生一定的变异,这为更好地理解浓核病毒种类的多样性,也为研究家蚕浓核病毒进化提供了有益的线索。     

昆虫miRNA研究进展

微小RNA(microRNA,miRNA)广泛存在于不同的生物体内,是一类长度为19～24 nt的内源性单链非编码小RNA,主要通过其种子区域与靶基因的开放阅读框(open reading frame,ORF)和3'非翻译区(untranslated region,UTR)进行结合,进而在转录后水平调控基因表达,miR...     

肽抗生素，控制感染的新希望

传统的抗生素都是由霉菌产生的 ,霉菌是寻找抗生素的传统领域。然而 ,新近的研究表明 ,动物、植物和人体的基因组中也有编码抗生素的基因。这些基因编码的多为一些短肽 ,富含带阳离子的氨基酸残基 ,称为肽抗生素 (ｐｅｐｔｉｄｅａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ)或抗微生物肽 (ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌｐｅｐｔｉｄｅ) [1] 。肽抗生素和干扰素、补体等一样是宿主免疫防御系统的重要组成部分。因肽抗生素具有抗菌活性强 ,抗菌广谱性等特点 ,其研究受到广泛重视。1.肽抗生素的特点及其分类肽抗生素在自然界中广泛存在 ,代表宿主防御系统进化的古老…     

与生物体发育相关的非编码RNA及其作用机理

非编码RNA是一类没有开放阅读框、不能翻译成为蛋自质的RNA分子。在哺乳动物中,它们主要是指微小RNA、小干扰RNA、PIWI互作RNA和其他一些反义转录本等。它们在生物体内广泛存在,通过RNA干扰、基因沉默、基因印迹和DNA甲基化等机制调控着基因的表达。非编码RNA增加了真核细胞调控网络的复杂性,也为科学地解释一些现象提供了新的途径。     

猪瘟弱毒C81株全基因组测序及分子结构预测

参照已发表的猪瘟病毒弱毒株的序列,设计7对覆盖全长基因组的引物,通过RT-PCR从感染猪瘟病毒弱毒株的PK-15细胞中扩增得到7个cDNA片段,分别克隆到pMD18-T载体并测序,利用DNASIS软件获得猪瘟病毒C81株全基因组序列(GenBank:AY663656)。C81株基因组全长12310nt,只有一个大的开放阅读框,编码3898个氨基酸的聚蛋白。序列分析表明,C81株开放阅读框与其它各毒株核苷酸和氨基酸序列的同源性变化较大,分别为84.4%~99.6%和91.6%~99.4%。同时,我们绘制了26株CSFVORF的进化树,比较了CSFV5'非翻译区核苷酸序列并推测其二级结构,发现不同毒株之间存在较大的差异,另外对C81株聚蛋白的功能域和三维结构进行了预测。     

花椰菜花叶病毒(CaMV)的基因表达调控

花椰菜花叶病毒（CaMV）是一种具有重要经济价值和生物学意义的植物双链DNA病毒,它有7个开放阅读框（ORF）,其中6个呆各自编码一种蛋白产物。35S启动子区域含有3个转录因子专一的结合位点;RNA多腺苷化位点具有AAUAAA特征序列,它和其上游序列对35SRNA的加工和翻译有影响作用;下游ORFI在转录激活因子存在时可被翻译。由此表明,CaMV的表达调控表现在不同调控机制工作的基础之上。     

猪瘟弱毒C81株全基因组测序及分子结构预测

参照已发表的猪瘟病毒弱毒株的序列,设计7对覆盖全长基因组的引物,通过RT-PCR从感染猪瘟病毒弱毒株的PK-15细胞中扩增得到7个cDNA片段,分别克隆到pMD18-T载体并测序,利用DNASIS软件获得猪瘟病毒C81株全基因组序列(GenBankAY663656).C81株基因组全长12310nt,只有一个大的开放阅读框,编码3898个氨基酸的聚蛋白.序列分析表明,C81株开放阅读框与其它各毒株核苷酸和氨基酸序列的同源性变化较大,分别为84.4%～99.6%和91.6%～99.4%.同时,我们绘制了26株CSFV ORF的进化树,比较了CSFV 5'非翻译区核苷酸序列并推测其二级结构,发现不同毒株之间存在较大的差异,另外对C81株聚蛋白的功能域和三维结构进行了预测.     

长非编码RNA编码微肽的研究进展

长非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)是长度超过200 nt的非编码RNA,具有一个或多个短开放阅读框,可编码功能性微肽。这些功能性微肽在各种生物过程中扮演着重要角色,例如Ca2+转运、线粒体代谢、肌细胞融合和细胞衰老等过程。同时,这些生物过程又在机体稳态调控、疾病和癌症的发生与发展、胚胎发育等重要生理过程中起关键作用。因此,研究由lncRNA编码的微肽在生物体的潜在的调控机制,将有助于进一步解析生物体潜在调控过程,并为后续疾病的靶向治疗及动物生长性能的提高提供新的理论依据。本文综述了现阶段lncRNA编码微肽领域的最新研究进展,并对当前微肽在肌肉生理、炎症与免疫、人类常见癌症、胚胎发育等领域的研究进展进行描述与总结,最后简单阐述了lncRNA编码微肽现阶段面临的问题和存在的挑战,以期为后续微肽的深入研究提供科学参考及新思路。     

功能性微肽通量发现和功能验证的研究进展

随着计算生物学和深度测序技术的飞速发展，愈来愈多的研究表明大量之前未被注释、隐藏在非编码RNA中的非经典开放阅读框(openreadingframe,ORF)具有编码功能性微肽(micropeptide)的能力。本文对微肽的基因来源、生物性质、预测方法和功能验证的研究现状和技术策略展开综述，以期为后续开展微肽发现、研究调控机制以及新靶点、生物标志物的开发等提供理论基础和参考依据。     

Dystrophin基因3-7号外显子缺失后下游新翻译区启动与BMD关系的生物信息学分析

目的:研究dystrophin基因3-7号外显子缺失后下游新翻译区启动与贝克氏肌营养不良(Becker muscular dystrophy,BMD)的关系及可能机制.方法:用生物信息学方法对dystrophin基因3-7号外显子缺失后可能的启动子、开放阅读框、翻译起始位点、蛋白疏水性性质改变及重要结构域进行分析.结果:3-7号外显子缺失后,起始于正常肌肉启动子的转录体,其翻译阅读框提前终止,但在8号外显子内可能启动一个新的翻译阅读框;内含子2或7里可能含有类似启动子的元件,也可能导致8号外显子内翻译区的启动.新阅读框编码的蛋白仍然保留有重要的功能区,患者可以表现为BMD.结论:dystrophin基因3-7号外显子缺失后下游新翻译区仍有存在启动的可能,患者可以表现为BMD表型.     

花椰菜花叶病毒（CaMV）的表因表达调控

花椰菜花叶病毒是一种具有重要经济价值和生物学意义的植物双链ＤＮＡ病毒,它有７个开放阅读框（ＯＲＦ）,其中６个可各自编码一种蛋白产物。３５Ｓ启动子区域含有３个转录因子专一的结合位点;ＲＮＡ多腺苷化位点具有ＡＡＵＡＡＡ特征序列,它和其上游序列对３５Ｓ ＲＮＡ的加工和翻译有影响作用,下游ＯＲＦ Ｉ在转录激活因子存在时可被翻译。由此表明,ＣａＭＶ的表达调控表现在不同调控机制互作的基础之上。     

菊芋类金属硫蛋白基因htMT2的克隆及其表达特征分析

从菊芋 (HelianthustuberosusL .)块茎cDNA文库中得到了一个新的植物类金属硫蛋白基因htMT2的cDNA序列 ,全长 5 0 9bp ,包括 2 4 0bp的开放阅读框、6 2bp的 5′端非翻译区、2 0 7bp的 3′端非翻译区。通过PCR获得了 2个htMT2编码区的部分基因组片段htMTG_1及htMTG_2 ,长度分别为 986bp和 982bp。分析表明两个基因组片段均包含 3个外显子及 2个内含子 ,编码一个由 79个氨基酸残基组成的多肽 ,与从htMT2推测的多肽完全一致 ,该多肽具有植物类金属硫蛋白的典型结构特征 ,N端及C端结构域富含Cys ,分别具有 8个和 7个Cys残基 ,上述两个结构域被一个无Cys的中间区分开。Southern杂交结果表明 ,htMT2在菊芋基因组中以小基因家族的形式存在。Northern杂交结果表明htMT2在叶片、叶柄、茎及块茎中均有表达 ,在茎中有较高水平的表达 ,但在根中未检测到杂交信号。经Cu2 处理后 ,htMT2在茎中的表达量显著降低。与其他 2型金属硫蛋白的序列同源性比较及htMT2对金属离子处理的反应均表明 ,htMT2是一种新的植物类金属硫蛋白基因。     

菊芋类金属硫蛋白基因htMT2的克隆及其表达特征分析

从菊芋(Helianthus tuberosus L.)块茎cDNA文库中得到了一个新的植物类金属硫蛋白基因htMT2的cDNA序列,全长509 bp,包括240 bp的开放阅读框、62 bp的5′端非翻译区、207 bp的3′端非翻译区.通过PCR获得了2个htMT2编码区的部分基因组片段htMTG-1及htMTG-2,长度分别为986 bp和982 bp.分析表明两个基因组片段均包含3个外显子及2个内含子,编码一个由79个氨基酸残基组成的多肽,与从htMT2推测的多肽完全一致,该多肽具有植物类金属硫蛋白的典型结构特征,N端及C端结构域富含Cys,分别具有8个和7个Cys残基,上述两个结构域被一个无Cys的中间区分开.Southern杂交结果表明,htMT2在菊芋基因组中以小基因家族的形式存在.Northern杂交结果表明htMT2在叶片、叶柄、茎及块茎中均有表达,在茎中有较高水平的表达,但在根中未检测到杂交信号.经Cu2+处理后,htMT2在茎中的表达量显著降低.与其他2型金属硫蛋白的序列同源性比较及htMT2对金属离子处理的反应均表明,htMT2是一种新的植物类金属硫蛋白基因.     

棉铃虫核型多角体病毒HindⅢ—K片段的核苷酸序列及其分析

测定了棉铃虫核型多角体病毒基因组ＤＮＡ的Ｈｉｎｄ Ⅲ－Ｋ片段苷酸序列。该片段全长３２５５ｂｐ,含可编码大于４０个氨基酸残基的多肽的开放阅读框１５个,包括多体蛋白基因编码区３’端４８９ｂｐ和蛋白激酶ＨａｖＰＫ基因编码区８０１ｂｐ。