稀有的黑檀体基因（ebony）5′UTR自发突变导致黑腹果蝇的黑条体突变

由于果蝇Drosophila群体中有很多自发突变其中包括多种体色突变, 因此它是一个研究自发突变的优秀的模式体系。本研究证实我们实验室发现的一个可以引起果蝇体色突变的自发突变（bsr）是一个黑檀体（e）的等位基因, 将其命名为e^bsr。序列分析显示e^bsr的5′端缺失了953个碱基, 其中包括外显子1后端的206个碱基及相连的内含子1的747个碱基。逆转录PCR结果显示5′端的缺失导致内含子1不能从mRNA中剪接掉, 由此导致该mRNA的翻译起始密码子AUG前端增加了一个3.2 kb的序列。该序列导致e^bsr的mRNA的5′UTR（5′-untranslated region）区较野生型基因增加近3 kb的长度。通过mRNA二级结构分析发现这个增加的3 kb的片段可以形成复杂的颈环结构（stem-loop）。免疫印迹结果显示该突变基因没有基因产物产生。本研究进一步证实了由于mRNA的5′UTR序列结构的改变可以影响到蛋白质的翻译。     

黑腹果蝇黑条体突变体突变位点的鉴定

根据果蝇ebony基因的序列设计了一系列特异性引物,对1991年发现的一种黑腹果蝇的新的体色突变（Qian＆Zhang,1994）——黑条体突变型的ebony基因进行克隆和序列测定。与野生型W91910的ebony基因相比,黑条体突变型的ebony基因的编码区无明显的大片段变异,变异仅存在于数个氨基酸位点,且均不位于该基因产物的关键序列。在黑条体的ebony基因的5’端序列的克隆和序列测定中发现,与野生型w^91910及黑檀体e。的ebony基因相比,黑条体突变型的ebony基因有一个大片段的缺失,该缺失包括外显子1的206个碱基和内含子1的747个碱基,由此确定了黑条体突变体的突变类型和突变位点。     

PLOD3基因3′调控区的人类特异突变改变miR-124a对PLOD3的调控

microRNAs(miRNAs)是一类在转录后水平调控基因表达的不编码蛋白质的小RNA(长度20—24个碱基)。其中,miR-124a是一个在哺乳动物中枢神经系统高度表达的miRNA,在神经前体细胞向神经元分化的过程中起着举足轻重的作用。由于miRNAs特异性地识别靶基因的3′端调控区(3′UTR)的靶序列,因此,在人类起源过程中基因3′UTR的单核苷酸序列变异有可能导致miRNA调控的改变。通过靶基因预测和3′UTR区在哺乳动物代表物种间的同源序列比较,我们发现miR-124a的靶基因中有一个基因(PLOD3)3′UTR的靶位点中存在人类特异突变位点。利用体外报告基因系统,发现PLOD3基因3′UTR靶位点中所含的一个人类特异的突变导致miR-124a对PLOD3的调控效率降低。研究表明,miRNAs靶基因3′UTR的序列变异具有功能效应,它有可能是人类中枢神经系统在起源和演化中发挥关键作用的重要遗传机制之一。     

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。     

中国汉族个体HLA-A、-B基因全长序列的测定及调控区多态性

文章利用20个中国汉族个体样本建立了稳定精确的HLA-A、-B基因全长序列的克隆测序方法, 获得HLA-A 10个等位基因4.2 kb序列, HLA-B 6个等位基因3.7 kb序列, 序列涵盖了两个基因的所有外显子、所有内含子、5′启动子区以及3′非翻译区(3′UTR)。A*1153是文章发现的一个新等位基因, B*151101的内含子序列、5个HLA-A以及2个HLA-B等位基因的5′启动子序列和3′UTR序列为国际上首次报道, 其他等位基因均延伸了IMGT/HLA数据库中释放的全长序列。文章首次在中国汉族个体中测定了IMGT/HLA数据库中没有覆盖的HLA-A、-B基因的上游5′启动子以及下游3′UTR区域的多态性模式。HLA-A基因5′启动子延伸区域共发现26个SNPs和一处3 bp(AAA/-)的插入/缺失, 3′UTR延伸区域共发现14个SNPs; HLA-B基因5′启动子延伸区域共发现5个SNPs和一处1 bp(T/-)的插入/缺失, 3′UTR延伸区域共发现8个SNPs。通过对两个基因的5′启动子、外显子以及3′UTR的系统发育树分析, 发现两个基因调控区与外显子的进化关系有所不同, HLA-A基因除A*24020101外, 其他等位基因两端调控区与外显子连锁比较紧密, HLA-B基因两端调控区与外显子之间则发生了较为频繁的重组事件。     

猪繁殖与呼吸障碍综合征病毒(PRRSV)3′末端非翻译区中调控序列的研究

以北美株PRRSV感染性克隆pCBC2为平台进行反向遗传操作,将3′UTR中的一级结构进行了系列缺失或插入突变,并改变二级结构中的一个保守的茎环结构,构建全长PRRSV突变体克隆,解析3′UTR突变对病毒感染性的影响,旨在界定调控PRRSV3′UTR的启动子序列及二级结构,即复制过程中的最小调控元件。以空斑和Northern blot来研究拯救后重组病毒的复制、转录和生长特性,发现重组病毒感染动力学与亲本病毒无可见差别。结果表明PRRSV3′UTR的5′端可耐受一定数目的核苷酸的缺失(41nt)与插入(23nt)突变,但进一步9nt缺失造成保守的环结构突变后就使病毒失去了感染性。证明了这是3′UTR中控制PRRSV复制过程的的必需序列及二级结构,为进一步解析PRRSV复制过程的调控元件奠定了基础。     

人乳铁蛋白cDNA 基因乳腺表达载体的构建与鉴定

为了构建人乳铁蛋白基因 (hLF) 的乳腺表达载体并验证其在乳腺细胞中的表达情况,本载体以山羊β-casein基因上游包括启动子、外显子1、内含子1、部分外显子2作为5′端调控序列,下游包括部分外显子7、内含子7、外显子8、内含子8、外显子9及3′部分基因组片段作为3′端调控序列,长度分别为6.2 kb和7.1 kb,将hLF基因 (目的基因) 和Neo基因 (筛选标记) 分别插入到5′端调控序列和3′端调控序列的下游,构建成pBC1-hLF-Neo载体,其全长为25.348 kb。为了检测该载体的生物学     

C/EBPβ mRNA 3′非翻译区肿瘤抑制功能的分子机制——同时缺失3段短序列降低其肿瘤抑制活性

CCAAT/增强子结合蛋白β(C/EBPβ) mRNA的3′非翻译区(3′UTR),是先前工作发现的一个具有肿瘤抑制功能的RNA调控元件．应用基因定点突变技术将该3′UTR cDNA上的三段核苷酸同时缺失掉,将缺失突变体稳定转染人肝癌细胞系SMMC-7721,并检测了该缺失突变体对SMMC-7721细胞系表型的影响,包括测定稳转细胞系的生长曲线、软琼脂集落形成能力、细胞集落形成能力及裸小鼠成瘤性．研究发现,C/EBPβ 3′UTR中这三段短序列的同时缺失明显降低了3′UTR的肿瘤抑制活性,使受其稳定转染的细胞系恶性显著增强．人全基因组基因芯片分析和实时荧光RT-PCR分析结果表明,与回复对照细胞相比,缺失突变3′UTR稳定转染细胞中,一些癌基因的表达量有所增加,而一些抑癌基因的表达量有所下降,这提示上述三段短序列是C/EBPβ 3′UTR的肿瘤抑制功能所同时需要的．     

一种优化翻译起始效率的方法

本文以人分裂细胞核抗原(PCNA)基因作为目的基因,把包括PCNA基因5′端非翻译区(5′NTR)的24bp和编码38个氨基酸114 bp的顺序插入pTZ19R,构建与LacZ’5′端的融合基因。用寡核苷酸定点突变法在PCNA 5′NTR形成SD顺序,再用PCR法在SD顺序左右两侧分别随机突变6个和7个碱基,使它们与结构基因5′端顺序自发地形成各种可能的翻译起始区(TIR)二级结构。重组质粒转化JM109(DE3),以T7 RNA聚合酶-T7启动子调控转录。对288个重组子的β-gal活性测定表明,不同重组的表达量可相差55倍,其中9个表达量不同的重组子的RNA dot blot证实它们在转录水平无明显表达差异。由此提示,该研究策略和方法能有效地改变目的基因的TIR二级结构和捕获具有高翻译起始效率的表达克隆。     

人肠道病毒D68型5′UTR间隔区域对下游基因表达的影响

【背景】人肠道病毒D68型(EV-D68)属于小RNA病毒科肠道病毒属人肠道病毒D组,在2014年8月至2015年1月间,该病毒引起的感染在北美显著增多,我国也出现流行。相对于原始的Fermon毒株,流行株5′UTR区域几乎都存在一两处缺失,在起始密码子ATG前还存在两处ataaca重复序列,这两处位点的功能尚未见报道。【目的】探讨流行株5′UTR区域的缺失对下游基因表达的影响,以及ataaca重复序列的功能。【方法】通过序列比对分析现阶段流行株与原始毒株Fermon株5′UTR的差异以及保守区域,利用分子生物学方法缺失上述区域后,利用双荧光素酶报告系统分析5′UTR中上述区域对下游报告基因的影响。【结果】序列比对分析发现,目前流行的EV-D68毒株在对应于Fermon株基因组5′UTR的685-707区域发生了23个碱基的缺失,而部分毒株还在718-729区域发生了第二处缺失。荧光素酶结果显示,仅第一处缺失可以极大地提高下游基因的表达量,同时具有两处缺失则与野生型几乎相当,而仅缺失第二段序列则降低了下游基因的表达量。此外,还发现第一处缺失中的序列可能对下游基因表达起到了抑制作用,而靠...     

基于模板切换的mRNA5'末端全长扩增方法

本文介绍一种称为CapFinder的技术,可用于克隆基因mRNA序列的5'末端非翻译区全长。该技术是利用某些反转录酶在反转录达到mRNA的5'末端帽结构时表现出很高的加尾活性(主要添加dC)这一特点,在反转录体系中加入一种带GGG的寡核苷酸序列,当反转录反应到达mRNA模板的5'末端帽结构时,切换到以该寡核酸为模板继续进行反转录反应,即可合成完整的cDNA一链,且在其3'末端还带有一段额外的寡核苷酸序列。用GGG寡核苷酸序列为上游引物和基因特异性的下游引物进行PCR即可扩增得到mRNA5'末端非翻译区的全长。利用该技术克隆了棉铃虫幼虫中肠Bt毒素受体E-钙粘素基因的5'末端非翻译区序列。     

The inhibitory effect of the 5' untranslated region of muscle acylphosphatase mRNA on protein expression is relieved during cell differentiation

Previous experiments suggested that the upstream AUG triplet present in the 5' untranslated region (UTR) of muscle acylphosphatase mRNA is involved in the regulation of protein expression. In this paper, we study the involvement of the 5'UTR secondary structure and upstream peptide on mRNA stability and protein translation. Our data, obtained using deletion and frame-shift mutants, demonstrate that the 5'UTR controls protein expression regulating translation together with mRNA stability. Furthermore, we demonstrate that the inhibitory effect of the 5'UTR of muscle acylphosphatase is relieved during the differentiation process in agreement with previous data reporting an increase of acylphosphatase content during cell differentiation. Finally, UV cross-linking experiments show that specific mRNA-binding proteins are associated with the 5'UTR of the muscle acylphosphatase mRNA.     

Cellular proteins from human monocytes bind to dengue 4 virus minus-strand 3' untranslated region RNA

The synthesis of plus and minus RNA strands of several RNA viruses requires as a first step the interaction of some viral regulatory sequences with cellular and viral proteins. The dengue 4 virus genome, a single-stranded, positive-polarity RNA, is flanked by two untranslated regions (UTR) located in the 5' and 3' ends. The 3'UTR in the minus-strand RNA [3'UTR (-)] has been thought to function as a promoter for the synthesis of plus-strand RNA. To study the initial interaction between this 3'UTR and cellular and viral proteins, mobility shift assays were performed, and four ribonucleoprotein complexes (I through IV) were formed when uninfected and infected U937 cells (human monocyte cell line) interacted with the 3'UTR (-) of dengue 4 virus. Cross-linking assays with RNAs containing the complete 3'UTR (-) (nucleotides [nt] 101 to 1) or a partial sequence from nt 101 to 45 and nt 44 to 1 resulted in specific binding of some cellular proteins. Supermobility shift and immunoprecipitation assays demonstrated that the La protein forms part of these complexes. To determine the region in the 3' UTR that interacted with the La protein, two deletion mutants were generated. The mutant (del-96), with a deletion of nt 96 to 101, was unable to interact with the La protein, suggesting that La interacted with the 5' portion of the 3'UTR (-). Complex I, which was the main ribonucleoprotein complex formed with the 3'UTR (-) and which had the fastest electrophoretic migration, contained proteins such as calreticulin and protein disulfide isomerase, which constitute important components of the endoplasmic reticulum.     

The 5'-untranslated regions of picornavirus RNAs contain independent functional domains essential for RNA replication and translation.

The role of the 5'-untranslated region (5'UTR) in the replication of enteroviruses has been studied by using a series of poliovirus type 3 (PV3) replicons containing the chloramphenicol acetyltransferase reporter gene in which the 5'UTR was replaced by the 5'UTR of either coxsackievirus B4 or human rhinovirus 14 or composite 5'UTRs derived from sequences of PV3, human rhinovirus 14, coxsackievirus B4, or encephalomyocarditis virus. The results indicate that efficient replication of an enterovirus genome requires a compatible interaction between the 5'-terminal cloverleaf structure and the coding and/or 3'-noncoding regions of the genome. A crucial determinant of this interaction is the stem-loop formed by nucleotides 46 to 81 (stem-loop d). The independence of the cloverleaf structure formed by the 5'-terminal 88 nucleotides and the ribosome landing pad or internal ribosome entry site (IRES) was investigated by constructing a 5'UTR composed of the PV3 cloverleaf and the IRES from encephalomyocarditis virus. Chloramphenicol acetyltransferase gene-containing replicons and viruses containing this recombinant 5'UTR showed levels of replication similar to those of the corresponding genomes containing the complete PV3 5'UTR, indicating that the cloverleaf and the IRES may be regarded as functionally independent and nonoverlapping elements.