真核细胞中多重表达框mRNA的选择性翻译起始（英文）

扫描模型和遗漏扫描模型是真核生物m RNA翻译起始的两种主要机制,但其仍存在某些例外情况,如对具有多顺反子结构的m RNA,选择性翻译起始的发生机制目前仍不清楚.本研究基于GFP蛋白开放表达框(ORF)构建了一系列重组表达载体,用以转录在移码翻译顺序及同一翻译顺序下,AUG起始密码子处于不同序列背景,以及间隔不同距离的多顺反子结构m RNA.通过转染人Bel-7402细胞系,研究了这些多顺反子结构m RNA的翻译起始模式.结果表明,在移码翻译顺序下,多顺反子m RNA可翻译出对应的不同蛋白质,而在同一翻译顺序下,GFP蛋白表达框中的多个AUG密码子,仅有首位起始密码子可发挥作用,提示核糖体在从首位起始密码子开始翻译的同时,可能会有部分核糖体继续向下扫描并识别下游的起始密码子,而这种选择性的翻译起始效率,主要取决于密码子所处的序列背景及间隔距离等因素.     

真核生物mRNA翻译起始机制研究进展

在真核生物中,mRNA翻译是一个复杂的多步骤过程,包括起始、延伸和终止3个阶段。其中,起始阶段的调控是影响mRNA翻译的关键。目前已经发现,mRNA翻译起始方式有多种,以最早发现的m ⁷G帽依赖性扫描机制最为经典,但当细胞处于逆境,经典起始机制受到抑制时,其他类型的起始机制会将其替代以保证翻译的顺利进行。本文对目前已发现的真核生物mRNA不同翻译起始机制特别是经典起始机制的替代机制进行了综述,旨在为深入认识真核生物基因在翻译水平上的表达调控提供参考。     

mRNA 5'端发卡结构与翻译的起始调控

mRNA的5’端大多存在各种由RNA自身折叠形成的发卡结构,这些结构对于核糖体识别mRNA翻译起始位点并与之准确结合往往具有十分重要的意义。简要综述了此类结构的基本特征以及它们在生物体内所起到的调控蛋白质翻译的作用。     

mRNA翻译起始区的结构改变对几个外源基因翻译的影响

为观察ｍＲＮＡ翻译起始区结构与基因表达的关系,利用密码子的简并性,在不改变表达产物氨基酸序列的前提下定点突变几个外源基因的５′端若干位点,使基佤表达载体重组后转录形成的ｍＲＮＡ翻译起始区结构发生改变。经ＳＤＳ－ＰＡＧＥ等分析证实这些改变大大提高了外源基因的表达水平,ＲＮＡｄｏｔｂｌｏｔ表明突变与非突变基因转录水平差别不大,表达水平的提高主要由于翻译效率的提高,ｍＲＮＡ翻译起始区二级结构预测提示其生     

mRNA翻译起始区构效关系的研究

本文分析了9个表达量相差55倍的5′PCNA-LacZ′重组子的TIR二级结构与翻译起始效率的关系。在5′NTR顺序确定为28个核苷酸(从转录起始位点起)时,TIR范围在约编码第12个密码子(第33至37核苷酸)处存在一个二级结构及其△G的变化阈位,在该阈位处按表达量调正重组子TIR的范围,得到△G与表达量之间相关系数为0.97的曲线;在TIR二级结构中,起始密码子处于配对的空间位置对翻译起始效率有明显抑制作用,但SD顺序的空间位置与表达量之间无明显相关性。     

降低mRNA翻译起始区的稳定性原核非融合表达HAb18GEF

为在大肠杆菌中非融合表达肝癌相关抗原HAb18G胞外区片段（HAb18GEF）,将HAb18GEF基因的cDNA插入原核表达载体pET21a+。通过计算机辅助设计,对重组的HAb18GEF/pET21a+的mRNA翻译起始区（TIR）的二级结构和密码子偏性同时进行预测。结果发现其存在稳定的茎环结构和许多稀有密码子。通过优化二级结构和优化密码子偏性二种策略分别来降低HAb18GEF/pET21a+的mRNA翻译起始区（TIR）的稳定性。在不改变氨基酸序列的前提下,利用密码子的简并性,通过非连续定点突变实现这两种优化。将突变前后的重组子经酶切鉴定和测序验证后,转化感受态JM109DE3宿主菌后,随机挑菌37℃下用IPTG诱导表达。SDSPAGE、间接ELISA、Western blot 和细胞分级分离法分析这些重组子的诱导表达情况。RNA dot blot对比分析优化前后目的基因mRNA的量。结果证明,成功地构建了HAb18GEF/pET21a+及其二种优化突变体。仅优化TIR区二级结构或仅优化TIR区密码子偏性均能实现HAb18GEF蛋白的非融合表达,而未优化的重组子不表达任何HAb18GEF。非融合表达产物在大肠杆菌中主要以包涵体形式存在,高达293%。由于过表达和细胞渗漏,培养基和周质腔中也可检测到少许的HAb18GEF。优化二级结构和优化密码子偏性二种策略的HAb18GEF的非融合表达量基本相同。优化前后HAb18GEF转录的mRNA量没有差别。这些结果表明,降低mRNA翻译起始区的稳定性可实现肝癌相关抗原HAb18G胞外区片段在大肠杆菌中的非融合表达。     

mRNA翻译起始区二级结构改变对干扰素基因在大肠杆菌中翻译的影响

为研究mRNA翻译起始区结构与基因表达的关系,利用密码子的简并性,在不改变表达产物氨基酸序列的前提下定点突变α8干扰素及αA干扰素衍生物基因的5′端若干位点,使其与表达载体重组后转录形成的mRNA翻译起始区结构发生改变。SDS-PAGE及活性测定证实这些改变提高了外源基因的表达水平。RNA斑点印迹表明突变前后基因转录水平差别不大,表达水平的提高主要由于翻译效率的提高。mRNA翻译起始区二级结构预测提示其生成自由能(ΔG)的变化可能与表达水平的提高有关。     

不依赖甲硫氨酸的翻译起始

Ｓａｓａｋｉ等在ＰｒｏｃＮａｔｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡ 2 0 0 0年第 4期上报道了一种不依赖甲硫氨酸的翻译起始方式[1] 。ＰＳＩＶ (Ｐｌａｕｔｉａｓｔａｌｉｉｎｔｅｓｔｉｎｅｖｉｒｕｓ)是一种昆虫ＲＮＡ病毒 ,属蟋蟀麻痹样病毒组 (Ｃｒｉｃｋｅｔｐａｒａｌｙｓｉｓ ｌｉｋｅｖｉｒｕｓｅｓ) ,为正链ＲＮＡ病毒。属于该组的还有ＤＣＶ、ＲｈＰＶ、ＨｉＰＶ等。该组病毒的理化性质与哺乳动物的小ＲＮＡ病毒 (ｐｉｃｏｒｎａｖｉｒｕｓ)相似 ,但基因图 1　 (Ａ)ＰＳＩＶ基因组结构 ;(Ｂ)预测的外壳蛋白编码区上游的茎环结构组织不同。…     

真核生物mRNA非翻译区结构特征与mRNA翻译

真核生物中蛋白质合成通常在翻译水平受到调控,而mRNA非翻译区与mRNA翻译之间关系密切。真核生物mRNA非翻译区长度、mRNA二级结构、GC含量、顺式作用元件与反式作用因子、mRNA帽端结构和多聚腺苷酸尾等结构对翻译具有重要的调控作用。本文就真核生物mRNA非翻译区结构特征对其翻译的影响做一综述。     

优化外源基因在大肠杆菌中表达的翻译起始率的策略 …

ｍＲＮＡ的翻译起始区（ＴＩＲ）的二级结构对翻译起始率有很大的影响。本文建立了一种改进外源基因在大肠杆菌中翻译起始率的系统。以人分裂细胞核抗原（ＰＣＮＡ）基因为模型,将ＰＣＮＡ基因５＇端编码区的１１４ｂｐ的顺序插入质粒ｐＴＺ１９Ｒ中ＬａｃＺ＇的５＇端构成融合基因。用定点突变法在ＰＣＮＡ的ＡＵＧ的－８位插入一个Ｓｈｉｎｅ／Ｄａｌｇａｒｎｏ（ＳＤ）顺序ＧＡＧＧＴ,再以合成的带部分随机序列寡核苷酸作引物,     

真核生物蛋白质翻译的内部起始机制

蛋白质翻译过程中,翻译的起始步骤是非常重要的．真核生物的翻译起始主要是通过依赖帽子结构的扫描机制进行的．近几年在翻译的研究工作中发现,在一些动物病毒中,蛋白质合成通过一种不同于扫描机制的内部起始机制起始翻译．用内部起始机制翻译的mRNA的5′端非翻译区有一个相对保守的结构,它在内部起始过程中具有重要作用,一些特异的蛋白质因子能够促进在特定位点起始翻译．     

A Consideration of Alternative Models for the Initiation of Translation in Eukaryotes

Abstract

Although recent biochemical and genetic investigations have produced some insights into the mechanism of initiation of translation in eukaryotic cells, two aspects of the initiation process remain controversial. One unsettled issue concerns a variety of functions that have been proposed for mRNA binding proteins, including some initiation factors. The need to distinguish between specific and nonspecific binding of proteins to mRNA is discussed herein. The possibility that certain initiation factors might act as RNA helicases is evaluated along with other ideas about the functions of mRNA- and ATP-binding factors. A second controversial issue concerns the universality of the scanning mechanism for initiation of translation. According to the conventional scanning model, the initial contact between eukaryotic ribosomes and mRNA occurs exclusively at the 5' terminus of the message, which is usually capped. The existence of uncapped mRNAs among a few plant and animal viruses has prompted a vigorous search for other modes of initiation. An “internal initiation” mechanism, first proposed for picornaviruses, has received considerable attention. Although a large body of evidence has been adduced in support of such a mechanism, many of the experiments appear flawed or inconclusive. Some suggestions are given for improving experiments designed to test the internal initiation hypothesis.     

真核翻译起始因子与肿瘤

真核翻译起始因子(eukaryotic translation initiation factors,eIFs)是一类在蛋白质翻译起始的过程中发挥各自不同作用的蛋白质。近年来的研究发现,eIFs除了在蛋白质翻译起始中起作用外,还具有其他的作用,而且多种eIFs均与肿瘤的发生和进展相关。现就eIFs、eIFs与肿瘤的相关性及其在肿瘤治疗方面的应用等研究进展作一综述。     

真核翻译起始因子5A在蛋白质合成中的功能及机制

在蛋白质合成过程中,除核糖体、氨酰 tRNA和mRNA外,还有多种翻译因子参与其中。真核翻译起始因子5A（eukaryotic translation initiation factor 5A, eIF5A）是维持细胞活性必不可少的翻译因子,在进化上高度保守。eIF5A是真核细胞中唯一含有羟腐胺赖氨酸（hypusine）的蛋白质,该翻译后修饰对eIF5A的活性至关重要。1978年,人们首次鉴定出eIF5A,认为它在翻译起始阶段促进第1个肽键的形成。直到2013年才证实它主要在翻译延伸阶段调控含多聚脯氨酸基序蛋白质的翻译。在经过四十多年研究后,人们对eIF5A的功能有了新的认识。近期基于核糖体图谱数据的分析表明,eIF5A能够缓解翻译延伸过程中核糖体在多种基序处的停滞,并不局限于多聚脯氨酸基序,并且它还能够通过促进肽链的释放增强翻译终止。此外,eIF5A还可以通过调控某些蛋白质的翻译,间接影响细胞内的各种生命活动。本文综述了eIF5A的多种翻译后修饰、在蛋白质合成和细胞自噬过程中的调控作用以及与人类疾病的关系,并与细菌及古细菌中的同源蛋白质进行了比较,探讨了该因子在进化中的保守性,以期为相关领域的研究提供一定的理论基础。     

真核翻译起始因子3与肿瘤

真核翻译起始因子3是由多个亚基组成的,在真核翻译起始中发挥重要作用,近年来的研究表明其多个亚基在多种肿瘤细胞中存在异常表达的现象且与肿瘤的侵袭性、转移能力、分化程度及预后相关,使其有望成为肿瘤治疗的新靶点。     

Ribosomes bind leaderless mRNA in Escherichia coli through recognition of their 5'-terminal AUG

Leaderless mRNAs are translated in the absence of upstream signals that normally contribute to ribosome binding and translation efficiency. In order to identify ribosomal components that interact with leaderless mRNA, a fragment of leaderless cI mRNA from bacteriophage λ, with a 4-thiouridine (4^S-U) substituted at the +2 position of the AUG start codon, was used to form cross-links to Escherichia coli ribosomes during binary (mRNA+ribosome) and ternary (mRNA+ribosome+initiator tRNA) complex formation. Ribosome binding assays (i.e., toeprints) demonstrated tRNA-dependent binding of leaderless mRNA to ribosomes; however, cross-links between the start codon and 30S subunit rRNA and r-proteins formed independent of initiator tRNA. Toeprints revealed that a leaderless mRNA's 5′-AUG is required for stable binding. Furthermore, the addition of a 5′-terminal AUG triplet to a random RNA fragment can make it both competent and competitive for ribosome binding, suggesting that a leaderless mRNA's start codon is a major feature for ribosome interaction. Cross-linking assays indicate that a subset of 30S subunit r-proteins, located at either end of the mRNA tunnel, contribute to tRNA-independent contacts and/or interactions with a leaderless mRNA's start codon. The interaction of leaderless mRNA with ribosomes may reveal features of mRNA binding and AUG recognition that are distinct from known signals but are important for translation initiation of all mRNAs.     

An Alternative Role of RluD in the Fidelity of Translation Initiation in Escherichia coli

The fidelity of initiator tRNA (i-tRNA) selection in the ribosomal P-site is a key step in translation initiation. The highly conserved three consecutive G:C base pairs (3GC pairs) in the i-tRNA anticodon stem play a crucial role in its selective binding in the P-site. Mutations in the 3GC pairs (3GC mutant) render the i-tRNA inactive in initiation. Here, we show that a mutation (E265K) in the unique C-terminal tail domain of RluD, a large ribosomal subunit pseudouridine synthase, results in compromised fidelity of initiation and allows initiation with the 3GC mutant i-tRNA. RluD modifies the uridine residues in H69 to pseudouridines. However, the role of its C-terminal tail domain remained unknown. The E265K mutation does not diminish the pseudouridine synthase activity of RluD, or the growth phenotype of Escherichia coli, or cause any detectable defects in the ribosomal assembly in our assays. However, in our in vivo analyses, we observed that the E265K mutation resulted in increased retention of the ribosome binding factor A (RbfA) on 30S suggesting a new role of RluD in contributing to RbfA release, a function which may be attributed to its (RluD) C-terminal tail domain. The studies also reveal that deficiency of RbfA release from 30S compromises the fidelity of i-tRNA selection in the ribosomal P-site.