遗传密码及其演变

在线粒体的蛋白质合成系统中,tRNA只有20几种,是以“三中读二”的方式识别密码子的;而线粒体有自己的密码字典,如终止密码UGA,在那里却为色氨酸编码。tRNA也经历过改变,出现修饰碱基,专一性增强。这说明遗传密码有一个演变过程。     

遗传密码及其演变

在线粒体的蛋白质合成系统中,tRNA只有20几种,是以“三中读二”的方式识别密码子的;而线粒体有自己的密码字典,如终止密码UGA,在那里却为色氨酸编码。tRNA也经历过改变,出现修饰碱基,专一性增强。这说明遗传密码有一个演变过程。     

转移核糖核酸发现五十年——tRNA发现者Zamecnik辞世

Crick(1955)预见到细胞内存在一种小分子RNA称为"衔接子",并假定它是一种沟通DNA与蛋白质序列之间的中介体。Zamecnik(1955)发现sRNA(tRNA),Hoagland(1954)发现氨基酸激活酶(氨基酰-tRNA合成酶)。镁离子稳定tRNA的二级结构(1963),由此,可以得到大的寡核苷酸片断,甚至tRNA的半分子。这项技术大大推动了tRNA及其他RNA序列分析工作的迅速进展。Holley(1965)首次测定出酵母tRNAAla全部核苷酸序列,并设计出一种"三叶草"二级结构。Crick(1966)较早地提出"摆动假说",即反密码子5’端的碱基并不与密码子3’端碱基严格配对,允许有一定的摆动。Rich(1974)等用X射线晶体衍射法,阐明了酵母tRNAPhe的高级结构(呈L型)。2000年,英国剑桥科学家,使用在冰箱保存了15年的酵母tRNAPhe晶体,重新测定它的L型结构是正确的,并严格确定其中10个镁离子和一个精胺分子的精确部位。     

tRNA衍生片段和tRNA半分子的生物学功能及其在疾病发生中的作用

tRNA衍生片段(tRNA-derived RNA fragment,t RF)和tRNA半分子(tRNA halves,ti RNA)由成熟tRNA或其前体tRNA在不同位点特异性剪切产生,它们是一类广泛存在于原核生物和真核生物转录组中的非编码小RNA分子.t RF主要有tRF-5、tRF-3和tRF-1等3亚类,分别来自成熟tRNA的D环至反密码环茎区间切割至5′端、T环开始至3′端和前体tRNA的3′端尾部,其长度为14~30个核苷酸(nucleotide,nt).ti RNA主要有5′ti RNA和3′ti RNA等2亚类,是在成熟tRNA反密码子环处切割分别产生,其长度为29~50 nt.t RF和ti RNA具有多种生物学功能,既可以在应激反应中作为信号分子,又可以作为基因表达的调节者.它们与人类多种疾病(如肿瘤、神经退行性疾病、代谢性疾病和传染病等)的发生密切相关,有希望成为疾病诊断的新型标志物.本文就t RF和ti RNA的分类、生物学功能以及与人类疾病的关系作一综述.     

tRNA上的反密码子到底怎样阅读

人教版必修2《遗传与进化》教材第66页在介绍tRNA的结构和功能时给出了下面一副插图: 显然这幅图是tRNA三叶草叶型的二级结构,此图在很多高校生化教材中很常见,且都是磷酸基团(-(P))位于左上端,羟基(-OH)位于右上端.图下端标有反密码子.那么代表反密码子的这3个碱基该怎么正确阅读呢?如果在此图中从左到右阅读,即P-3个连续碱基-OH,其实意味着反密码子是从tRNA的5 '端向3’端阅读的,即5’-3个连续碱基-3’.然而在教材同一页,接下来却出现了这样的文字叙述:"……如图所示(图4～6蛋白质合成示意图),反密码子为UAC的tRNA携带甲硫氨酸,通过与mRNA上的碱基AUG互补配对,进入位点1".     

转移核糖核酸(tRNA)与癌症

转移核糖核酸(transfer RNA, tRNA)在蛋白质生物合成过程中起关键作用,是将遗传信息翻译成蛋白质一级结构的接头分子。tRNA长久以来一直被认为是基因表达调控过程中的执行者而不具备调控功能,更不曾与癌症的发生联系起来。最新研究表明,某些tRNA在癌细胞中异常表达,与癌症的发生和发展有密切联系。tRNA来源的小分子非编码RNA (tRFs和tiRNAs)是一类新的基因表达调控分子,tRFs可以调控癌基因的表达或者与RNA结合蛋白相互作用来调控癌细胞增殖和细胞周期进程。tRNA的转录后修饰能够调控mRNA翻译过程,进而影响癌细胞的生长。随着测序技术的发展,tRNA在癌症发生和发展中的调控作用成为近年来的研究热点,现将从"tRNA分子调控癌症的发生和发展"、"tRNA来源的小分子非编码RNA与癌症"以及"tRNA修饰与癌症"三个方面综述tRNA分子在癌症发生和发展中的调控功能。     

鲤鱼线粒体tRNA~(phe)基因结构的特异性

鲤鱼线粒体tRNA~(phe)基因的核酸序列已被测定。在鲸、人、爪蟾、牛、小鼠、鸡和鲤鱼中对此基因序列比较发现在D茎存在一个奇怪的保守结构,然而D茎在其余种类的已经测定的脊椎动物线粒体tRNA基因和细胞质tRNA基因中是极不保守的。这一保守结构包含有13bp碱基,我们将此保守区前7个碱基与真核生物RNA PolⅢ识别的A区相比较,发现在此不同物种的两种序列存在部分的同源性。考虑到tRNA~(phe)基因在线粒体基因组上位于置换环区和线粒体rRNA基因编码区之间这一特殊区域内,我们推测这一奇怪的保守结构可能存在其它更为有意义的功能。     

栝楼核糖核酸酶在RNA序列分析中的应用

栝楼核糖核酸酶（RNase TCS）对U碱基具有高度的专一性,在无脲、pH3.5、50℃时,它几乎都在-NP ↓ U-处裂解RNA.它与RNase T1,U₂和有限的碱水解一起,可用于直接的酶法RNA序列分析．     

氨酰-tRNA合成酶对tRNA的识别

氨酰-tRNA合成酶(aaRS)与tRNA的相互作用保证了蛋白质生物合成的忠实性. 氨酰-tRNA合成酶对tRNA识别的专一性依赖于aaRS特定的催化结构域和tRNA分子特异的三级结构构象. 反密码子和接受茎(包括73位)在大多数aaRS对tRNA分子的识别过程中起着关键作用, 其他部位如可变口袋、可变(茎)环等, 甚至修饰核苷酸对于一些识别过程也有重要作用.     

Maxam-Gilbert DNA序列分析实验方法(续)

碱基专一性的化学切断反应碱基专一性的部分切断反应包括以下三步:1.用具有碱基专一性的化学试剂对DNA分子中的某一种碱基进行部分修饰,控制修饰反应的条件,使DNA分子中每一个那样的碱基分别只在一部分DNA分子中被修饰;2.利用另一种化学试剂将被修饰的碱基从脱氧核糖     

tRNA甲基化修饰及其在神经系统疾病中的研究

转运RNA(transfer RNA,tRNA)上存在着大量的转录后修饰,对tRNA行使其正常的生物学功能发挥重要作用.目前已鉴定出100多种tRNA转录后修饰,其中以tRNA甲基转移酶(transfer RNA methyltransferases,Trms)介导的甲基化修饰最为常见.近年来随着tRNA转录组测序技术...     

人线粒体tRNA修饰碱基与遗传性脑肌病

人的多种遗传疾病与线粒体tRNA基因突变有关,这些突变导致疾病发生的分子机理是当前研究的热点.通过研究线粒体tRNA分子上的碱基修饰情况,人们发现了一类特殊的带有牛磺酸衍生物基团的修饰,这类修饰主要位于线粒体tRNALys和线粒体tRNALeu(UUR)反密码子第一位摆动(wobble)位点的碱基上.最近的研究表明,位于这两种线粒体tRNA基因上的多种突变与遗传性脑肌病相关,包括A8344G,A3243G,T3271C等等,它们可以导致tRNA上相应摆动位点的碱基修饰缺失.无论是在体外培养的带有相应突变的细胞内,还是在来源于脑肌病病人的组织中,科学家都发现了相同的线粒体tRNA碱基修饰缺陷.通过分子手术证实,此类碱基修饰对于维持这两种tRNA的反密码子与mRNA上相应密码子的相互识别至关重要,缺失了这种修饰的tRNA将无法识别一些对应的密码子.通过进一步的实验,人们还鉴定出负责催化此类碱基修饰的酶.这些研究不但揭示了线粒体遗传性脑肌病相关突变的致病机理,也将为研究基因治疗提供可能的新手段.     

tRNA 2'-O-甲基化修饰及其修饰酶的生物学功能

转移核糖核酸(transfer RNA, tRNA)上存在着大量的转录后修饰,对tRNA发挥其生物学功能具有重要作用。甲基化修饰作为tRNA修饰中最广泛存在的一种,可以发生在核苷酸的碱基或者2'-O-核糖(2'-O-甲基化修饰)上。tRNA 2'-O-甲基化修饰广泛存在于古细菌、原核生物和真核生物中,并且在tRNA第4位、6位、18位、32位、34位、39位、44位、54位和56位均被鉴定到。研究表明,tRNA 2'-O-甲基化修饰参与调控tRNA的折叠和成熟、影响tRNA稳定性及反密码子与mRNA密码子配对的精确性,并与细胞生长、压力应激和免疫调控密切相关。人细胞质tRNA 2'-O-甲基化修饰缺陷常常与疾病密切相关,并且潜在的tRNA 2'-O-甲基修饰酶已经成为药物研发的新靶点。开展tRNA 2'-O-甲基化修饰及其修饰酶的研究将丰富人们对tRNA 2'-O-甲基化修饰的生物学功能的认识,并为探索tRNA 2'-O-甲基修饰酶在人类疾病中的致病机制打下基础。现将简要介绍已报道的tRNA 2'-O-甲基化修饰及其修饰酶的生物学功能。     

对tRNA和mRNA双依赖的兔网织红细胞无细胞蛋白合成体系的制备

本文在Gilbert和Anderson及Pel-ham和Jackson方法的基础上加以改进,制备了一个对tRNA和二RNA双依赖的兔网织红细胞无细胞蛋白合成体系。在有TMV RNA存在的情况下,加入兔网织红细胞总tRNA,氨基酸参入比不加tRNA的对照高40倍以上。在有兔网织红细胞总七RNA存在的情况下,加入TMVNA或Poly(rU),氨基酸参入分别比不加外源mRNA的对照高10倍和7倍以上。这个双依赖的无细胞蛋白合成体系是检测单一tRNA和mRNA生物活性的有用工具。     

植物tRNA新闻二则

由大肠杆菌和其他材料的研究结果得知,负责编码tRNA的基因,总是先转录为前体tRNA,然后切去头尾若干个核苷酸,加工出成熟tRNA分子,而且tRNA基因在细胞里具有中度重复顺序,不同种tRNA基因往往纵向成串排列;但没有发现过有内涵子(intron)。 1982年哈佛大学3位研究人员发现玉米叶绿体的tRNA_(UAA)~(Leu)基因中含有1个458个碱基     

真核生物RNA剪辑方式

真核生物RNA在转录后的剪辑过程中,通过断裂与再接反应删除原初转录产物中无编码功能的内隐子(Intron)序列将外显子(Exon)连接为成熟RNA。近年来的研究表明断裂基因可根据内隐子序列的剪切方式分为三类: 1.真核 mRNA 剪切位置由内隐子与外显子的交界序列确定。由核内小RNA与蛋白质的复合物SnRNP识别此交界序列并参与剪接反应,确切反应机理尚不清楚。 2.真核 tRNA 内隐子序列嵌在成熟tRNA序列中,反密码子3′侧一个碱基的后面,不干扰成熟分子中保守的二级或三级结构。剪切位置由外显子的结构     

RNA二级结构预测系统构建

运用下列RNA二级结构预测算法:碱基最大配对方法、Zuker极小化自由能方法、螺旋区最优堆积、螺旋区随机堆积和所有可能组合方法与基于一级螺旋区的RNA二级结构绘图技术, 构建了RNA二级结构预测系统Rnafold. 另外, 通过随机选取20个tRNA序列, 从自由能和三叶草结构两个方面比较了前4种二级结构预测算法, 并运用t检验方法分析了自由能的统计学差别. 从三叶草结构来看, 以随机堆积方法最好, 其次是螺旋区最优堆积方法和Zuker算法, 以碱基最大配对方法最差. 最后, 分析了两种极小化自由能方法之间的差别.     

酵母 tRNA~(ala)密码子GpCpU的酶促合成

tRNA主要有两种生物学功能:一是接受(相应的氨基酸。二是将此氨基酸转移到多肽链中。在后一功能中,tRNA通过其反密码子同mRNA上相应的密码子形成互补碱基间的氢键配对,从而使氨基酸转移到由mRNA碱基顺序决定的多肽序列中。本工作合成酵母tRNA~(ala)密码子GpCpU,将用于测验该tRNA的转移活性,即检查该tRNA能否通过其反密码子3＇CpGpI5＇同已结合在核糖体上的密码子5＇GpCpU3＇形成氢键配对而实现转移丙氨酸的功能。迄今报道的关于制备寡核苷酸的方法,主要有三种:化学合成、酶解天然核酸和酶促合成。本工作用最后一种方法,用RN_(ase)N_1和     

RNA序列分析新方法

自从Maxam,Gilbert和Sanger分别建立了化学法及“加”、“减”法等DNA序列分析技术之后,使核酸结构与功能方面的研究取得了重大的进展,同时,也推动了RNA序列分析新技术的发展。开始,是结合凝胶电泳技术,利用一系列碱基专一性核糖核酸酶分别部分降解RNA,而建立了所谓酶法直读技术。后来,又创造了RNA的化学修饰以及化学修饰与酶相结合的直读技术。这些新技术的发展,使人们得以     

tsRNAs的作用机制及其在相关疾病中的潜在应用*

近年来,转运RNA(transfer RNA,tRNA)衍生的小RNA(tRNA-derived small RNA,tsRNAs)被认为是一种新的、潜在的非编码RNAs(non-coding RNA,ncRNAs)。根据在前体或成熟tRNA上切割位置的不同,tsRNAs主要被分为两种类型,即tRNA halves(tRNA-derived stress-induced RNA,tiRNAs)和tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment,tRFs)。越来越多的证据表明,tsRNAs参与翻译起始抑制、基因沉默和调节核糖体发生等多种细胞代谢过程,并在癌症、神经退行性疾病、代谢性疾病和病毒感染等相关疾病的发生、发展中都起着重要的作用。综述tsRNAs生物学功能和作用机制及其在相关疾病中的潜在应用,总结tsRNAs研究目前存在的问题和未来的研究方向。