拟南芥中一个新的snoRNA基因簇的鉴定及结构分析

在拟南芥中发现和鉴定了Z2 snoRNA基因簇, 该基因簇由4个相同的 Z2 snoRNA 基因组成,分别命名为Z2a, Z2b, Z2c和Z2d. 在Z2 snoRNA基因簇的基因间隔区中没有发现已知的植物snoRNA基因保守的启动元件,因此,Z2 snoRNA基因簇是由一个上游启动子控制转录的. 对Z2 snoRNA基因间隔区序列的二级结构分析也表明,在3个基因间隔区中都编码一种与酿酒酵母snoRNA前体切割加工的识别信号类似的发夹结构. Z2 snoRNA基因簇的发现,揭示出植物snoRNA基因具有多拷贝的特点,并为进一步研究植物snoRNA基因簇的转录和转录后的加工机制提供了一个良好的研究体系.     

水稻snoRNA47基因簇的初步鉴定

通过生物信息学分析 ,在水稻染色体中发现一个新的C/D框snoRNA基因簇。此基因簇含有 3个C/D框snoRNA基因 ,它们都具有典型的C框和D框保守元件 ;末端能形成茎环结构 ;含有一段相同的 1 2nt“引导”序列 ,此序列能与水稻 1 8SrRNA中第 6 2 1位到 6 32位的序列互补配对。通过实验证明 ,这 3种snoRNA的确存在于水稻细胞核内 ,并确定出它们各自 5′端的位置。进一步对此snoRNA基因簇的表达进行研究发现 ,此基因簇中的 3个snoRNA基因共同转录成为一个多顺反子的前体。将这 3种新发现的水稻snoRNA分别命名为OSsnR4 7.1 ,OSsnR4 7.2和OSsnR4 7.3。编码它们的基因已被GenBank收录 ,其登录号分别为 :AF4 5 35 0 4 ,AF4 5 35 0 3和AF4 5 35 0 2     

snoRNA的结构与功能

核仁小分子RNA（snoRNA）是一类广泛分布于真核生物细胞核仁的小分子非编码RNA,具有保守的结构元件,并以此划分为3大类：boxC／DsnoRNA、boxH／ACAsnoRNA和MRPRNA。其中boxC／D和boxH／ACA是已知snoRNA的主要类型,以碱基配对的方式分别指导着核糖体RNA的甲基化和假尿嘧啶化修饰。研究发现,snoRNA除了在核糖体RNA的生物合成中发挥作用之外,还能够指导snRNA、tRNA和mRNA的转录后修饰。此外,还有相当数量的snoRNA功能不明,被称为孤儿sn0RNA（orphansnoRNA）。在哺乳动物的孤儿snoRNA中,印迹snoRNA（imprintedsnoRNA）是最为特殊的一群,由基因组印迹区编码,具有明显的组织表达特异性。原核生物古细菌中类snoRNA的鉴定表明这些非编码RNA家族成员的古老起源;而哺乳动物中大量的snoRNA反转座子的存在更为人们探索snoRNA在基因组中扩增和功能进化提供了新的思路。     

植物snoRNA

植物体含有的小分子核仁RNA(small nucleolar RNA,snoRNA)是一类典型的非编码RNA,参与rRNA的加工与修饰.该文就植物snoRNA的结构、功能、生物合成与调控研究进展作介绍.     

植物核仁小分子RNA的研究进展

20世纪60年代末Weinberg等在哺乳动物中发现了第一个核仁小分子RNA(small nucleolar RNA,snoRNA)U3,在这一领域的研究特别是在20世纪90年代以来,陆续发现许多新的核仁小分子RNA。近几年对动物、酵母和植物方面snoRNA的研究进展,使人们大大地加深了对于rRNA加工和转录以及一系列生物调控过程和机制的认识,正如Smith和Steitz所说的那样：“核仁中sno风暴”引起生物界极大的震动。本文重点介绍植物snoRNA的研究。     

核仁小RNA源性小RNA

最新研究结果表明,一些与RNA介导基因沉默相关的小RNA由核仁小RNA(small nucleolar RNA,snoRNA)加工产生,这种小RNA被称为核仁小RNA源性小RNA(snoRNA derived small RNA,sdRNA)。sdRNA现象分布物种广;涉及的snoRNA种类全,数量多;产生的小RNA分子大小不一、数量、种类多。表明这种小RNA在生物中存在着广泛的普遍性。sdRNA的发现拓展了snoRNA的功能,揭示了snoRNA与RNA介导的基因沉默之间的紧密关系,增强了snoRNA在RNA调控网络中的重要性,并为进一步研究RNA调控网络开启了一扇门。     

水稻25S核糖体RNA2′—O—核糖甲基化位点的测定

核糖 2′ O 甲基化修饰是真核生物核糖体RNA上的一种极为普遍的修饰方式。为了测定水稻 2 5S核糖体RNA上发生甲基化修饰的具体位点 ,设计并纯化了一系列与水稻 2 5S和酵母 2 8S核糖体RNA均配对的引物 ,在测定水稻核糖体RNA甲基化位点的同时 ,将酵母核糖体RNA甲基化位点的测定作为对照 ,在同一条件下 ,分别以水稻及酵母总RNA为模板进行dNTP浓度依赖的引物延伸反应。在测得的水稻甲基化位点中 ,有 3 1个位点是与酵母共有的 ,占酵母 2 8S核糖体RNA的甲基化位点总数的 80 %以上。另外 ,通过与已经测定的拟南芥 2 5S核糖体RNA上的甲基化位点进行比较 ,在水稻中又确定了与拟南芥相同的 5 4个甲基化位点。最终在水稻 2 5S核糖体RNA中 ,初步确定了 85个甲基化位点 ,并绘制了水稻 2 5S核糖体RNA的甲基化位点分布图。这些结果表明在不同的真核生物中 ,核糖体RNA上大部分位点核糖的甲基化修饰是保守的 ,而且亲缘关系越近 ,其保守性越强。结果还表明 ,高等植物核糖体RNA上有大量的核糖甲基化修饰位点 ,并且其中相邻的位点均被甲基化修饰的数量明显高于其他生物。所测得的甲基化位点将为进一步寻找植物中新的C/D框小分子核仁RNA(sonRNA)提供重要的依据     

A novel snoRNA gene cluster in yeast is transcribed as polycistronic pre-snoRNAs

Small nueleolar RNAs (snoRNAs) play an important role in eukaryotic rRNA biogenesis. By combination of a computer search of EMBL database and experimental procedure, a novel snoRNA coding sequence (Z8) was screened out and characterized from yeast Saccharomyces cerevisiae genome. Z8 snoRNA gene codes a boxC/D antisonse snoRNA which guides, deduced from structure analysis, the 2'-O-ribose methylation at U_(2421) of 25S rRNA. After disruption of Z8 snoRNA gene, the methylation at corresponding site was abolished, but no growth delay was observed in various cultural temperatures. Z8 DNA is the first gene of a gene cluster consisting of three cognate snoRNA genes which are located on an intergenie region of chromosome ⅩⅢ. This gene cluster is co-transcribed as a pelycistronic precursor from a 247 bp U snoRNA gene promoter, followed by processing to release individual snoRNAs, representing a new expression pattern of snoRNA genes.     

一氧化氮介导蛋白质亚硝基化与甲基化协调植物非生物胁迫的分子机制

一氧化氮(NO)作为一种具有活性的小分子物质参与众多动植物生理活动。在蛋白转录后修饰方面,NO主要以S-亚硝基化(S-nitrosylation)的形式参与。而甲基化作为另一种蛋白翻译后修饰,在DNA损伤及m RNA翻译方面具有重要作用。虽然近年来有关这2种蛋白翻译后修饰方面的研究成果较多,但是2种途径之间是否存在相互作用却报道较少。近期,我国科学家发现NO可以通过S-亚硝基化修饰PRMT5的第125位半胱氨酸,正向调节该精氨酸甲基转移酶活性。prmt5-1突变体表现出严重的发育障碍且对非生物胁迫敏感。通过互补第125位半胱氨酸点突变PRMT5基因,使之转化为不可被S-亚硝基化修饰的氨基酸后,拟南芥(Arabidopsis thaliana)植株可恢复突变体的发育障碍,但无法恢复其非生物胁迫敏感表型。实验同时证明,PRMT5蛋白第125位半胱氨酸的S-亚硝基化修饰参与调节NaCl诱导的精氨酸对二甲基化。该研究引领了蛋白S-亚硝基化和蛋白甲基化修饰新方向,开辟了新的研究领域,同时为相关研究树立了新的榜样。     

两个保守的snoRNA基因SNORA50和SNORA71在灵长类和啮齿类的转录活性及组织表达谱

核仁小分子RNA（small nucleolar RNA,snoRNA）的主要功能是参与rRNA的修饰。最近研究表明,snoRNA可能具有广泛的生物学功能。大部分snoRNA比较保守,但也有一些snoRNA基因具有种属特异性。有意义的是,该研究发现,基因序列高度保守的snoRNA（SNORA50和SNORA71）呈现物种特异性的组织表达谱。SNORA50位于Cnot1基因内含子中,在脊椎动物中高度保守。表达谱分析发现,SNORA50在灵长类（人和恒河猴）和鸟类（鸡）的各种组织中广泛表达,但在正常发育的小鼠组织中检测不到。SNORA71位于一个非编码RNA基因snhg11的内含子中,在哺乳动物中比较保守。研究发现,SNORA71在灵长类各种组织广泛表达,而小鼠中主要在脑组织表达,与宿主基因snhg11表达谱一致。随小鼠脑发育过程的进展,SNORA71表达水平逐渐上调,提示其参与小鼠脑发育的调控。而在恒河猴从胚胎到成体的脑发育过程中,SNORA71表达没有显著的改变。这些结果表明,SNORA71对灵长类和啮齿类的神经发育可能存在不同的调控模式。基因序列保守的SNORA50和SNORA71呈现物种特异的表达模式,说明snoRNA在个体发育和系统进化中都发挥着重要的调控功能。     

核仁小RNA 在肿瘤发生中的作用

核仁小RNA（small nucleolar RNA,snoRNA）是一类真核细胞核仁中的60～300个核苷酸长度的非编码RNA,主要参与rRNA和其它小RNA转录后的成熟加工过程. 它们与肿瘤的关系曾一度被人们所忽视,然而,近年来有关snoRNA新功能的研究证明,它们与肿瘤的发生、发展密切相关. snoRNA以多种方式参与肿瘤的发生：一些snoRNA（如：U50、SNORD12、SNORD12b、SNORD12c、SNORD44和h5sn2等）具有抑癌活性,而另一些snoRNA（如：SNORD33、SNORD66、SNORD76、SNORD112、SNORD113、SNORD114、SNORA42、U70C和ACA59B等）具有促癌活性. 另外,编码snoRNA基因的异常也被发现与肿瘤的发生有关. 因此,开展snoRNA与肿瘤关系的研究将有可能为肿瘤诊治提供新线索.     

非编码RNA与哺乳动物基因组印记的起源

基因组印记是由亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象,主要发生在胎盘哺乳动物（真哺乳类）和显花植物中.大部分印记基因都分布在印记基因簇内,其中包含大量的非编码RNA基因.印记基因的表达受印记控制区（ICRs）的顺式调控.基因组印记产生的原因及过程是现代遗传学研究的一个热点问题,分析印记同源区从非印记物种到印记物种的过渡,为解决这一问题提供了重要启示.最近,原始哺乳动物（有袋类和单孔类）模式物种全基因组测序的完成,极大地促进了印记同源区的比较分析研究.本文对这些研究进行了回顾和分析,发现非编码RNA与哺乳动物基因组印记获得关系密切.主要依据为：（1）伴随着基因组印记的获得,印记区有大量的非编码RNA新基因出现;（2）与基因组印记相关的一些保守非编码RNA的表达发生了显著变化.此外,对15种脊椎动物中印记snoRNA基因系统分析的结果表明：印记snoRNA起源于真哺乳类与有袋类动物分化之后,并且在真哺乳类辐射进化之前发生了迅速的扩张,主要的基因家族在这一时期已经形成.这些结果进一步证明了非编码RNA与基因组印记获得的密切联系.非编码RNA可能主要通过调控印记表达和诱导染色体表观遗传修饰两种机制,参与哺乳动物基因组印记的获得.     

信息库

1　酿酒酵母对乙醇的耐性依靠细胞的油酸含量乙醇是一种微生物生长的抑制剂。有些酿酒酵母对乙醇有耐性,在含乙醇条件下,细胞中单不饱和脂肪酸增加。本研究探讨了酿酒酵母中不饱和脂肪酸对乙醇的生长抑制作用的影响。酿酒酵母中的不饱和脂肪酸(UFA)成分比较简单,大概只有单UFAs棕榈油酸(Δ9Z C1 6 :1 )和油酸(Δ9Z C1 8:1 ) ,并以前者为主。酿酒酵母中这两种UFAs是由氧和依赖NADH的不饱和棕榈酸(C1 6 :1 )或硬脂酸(C1 8:1 ) ,分别由去饱和酶催化形成的。单整合膜去饱和酶是OLE1基因编码的。本研究在统一的遗传背景下,(i)通过去饱和…     

异源表达海苏特氏菌Argonaute蛋白基因提高酿酒酵母脂肪酸含量研究

Argonaute蛋白作为一类高度保守的蛋白,是小RNA调控代谢机制的重要参与者,是RNA干扰所必须的,然而此蛋白在酿酒酵母中却未被发现。为初步探究海苏特氏菌Argonaute蛋白基因对脂肪酸含量的影响,以海苏特氏菌全基因组为模板,克隆并表达了海苏特氏菌Argonaute蛋白基因的CDS区。生物信息学分析发现该基因具有基因沉默调节因子SIR2结构域。将海苏特氏菌Argonaute蛋白基因连接至载体p ZMG中获得重组载体p ZMG-Jm-Argonaute并转化至酿酒酵母BY4742中,GC-MS检测显示,重组菌株总脂肪酸含量相对于野生菌株显著提高了6. 4%,其中不饱和脂肪酸C161含量显著提高了8. 3%,结果表明Jm-Argonaute蛋白基因能够提高酿酒酵母BY4742不饱和脂肪酸C161的含量,从而为深入研究该基因在菌体内对脂肪酸代谢的调节机制提供参考。     

凋亡相关基因的整合分析及基因表达芯片的制备

利用IPI和GenBank,收集了与凋亡相关的5 333条基因序列,用一定的标准,整合筛选得到1 384个凋亡相关的基因．通过亚细胞定位、组织表达差异显著性分析、自然正义/反义RNA对预测、基因簇在pathway上的定位、蛋白质/蛋白质相互作用等方面的分析发现,一些基因只在一个组织里显著差异表达,一些基因存在自然正义/反义RNA对现象,一些基因簇同时位于多条pathway等重要信息．同时,制作了一张凋亡相关基因的寡核苷酸芯片,并且对于一对NAIF1表达质粒转染前后的HeLa样品,通过该芯片的筛选,得到24个差异表达的基因．发现NAIF1过表达诱导的细胞凋亡,伴随了PAX2、PDCD8、PDCD10、DFFA、CASP7等基因表达的显著变化,同时还发现,U58668,该mRNA没有任何基因或蛋白质的注释信息,当camptothecin诱导U937细胞系凋亡时上调,在这里的NAIF1过表达诱导的HeLa细胞系中也上调(上述数据结果见http://gpcrome.cbi.pku.edu.cn:2005/chip)．     

家蚕非编码RNA在神经系统中的表达分析

【目的】非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)在家蚕Bombyx mori发育过程中具有重要调控作用。本研究旨在探索ncRNA参与家蚕神经系统发育的分子机理。【方法】采用实时荧光定量PCR技术对22个中等长度的ncRNA及3个ncRNA的邻近编码基因在家蚕幼虫神经系统中的表达水平进行检测。【结果】8个ncRNA(包括1个C/D box snoRNA,4个H/ACA box snoRNA和3个不能归类的ncRNA)在家蚕5龄幼虫神经组织和非神经组织中均有表达,且在胸腹神经中的表达量明显高于头部神经中的表达量。其中,snoRNA Bm-51,Bm-18和Bm-86在胸腹神经中的表达量分别是头部神经中的23,5和4.7倍。进一步研究发现,这3个内含子起源的ncRNA与其宿主基因在家蚕神经系统中的表达趋势一致,宿主基因在胸腹神经中的表达量也明显高于头部神经中的表达量。【结论】本研究筛选到的在家蚕不同神经部位存在差异表达的ncRNA,特别是在胸腹神经中高表达的ncRNA可能协同其邻近编码基因,参与家蚕神经发育或神经活动过程。该结果为研究ncRNA参与家蚕神经系统发育提供了分子依据,为从非编码RNA角度探索鳞翅目害虫防治提供了新的思路。     

p16基因甲基化状态与散发性大肠癌的相关性研究

为探讨p1 6基因甲基化状态与散发性大肠癌发生发展的关系 ,用甲基化特异性的聚合酶链反应 (methylati omspecificPCR ,MSP)结合测序检测散发性大肠癌及相应癌旁组织p1 6基因甲基化状态。研究发现p1 6基因在散发性大肠癌中甲基化率为 2 8 9% (1 3 4 5 ) ,有 8例癌及癌旁组织都发生了甲基化 ;有淋巴结及远处转移的甲基化率为5 0 % (8 1 6 ) ,高于无转移的甲基化率 2 0 8(5 2 4 ) (P <0 0 5 )。p1 6基因高甲基化是散发性大肠癌中常见的分子改变之一 ,大肠癌中p1 6基因高甲基化可能发生在癌变早期并与大肠癌的恶性进展有相关性     

植物一个新box H/ACA snoRNA的鉴定及功能分析

通过生物信息学方法对拟南芥基因组序列进行搜索,发现两个新的非编码小分子RNA基因,分别命名为AthsnoR206 a和AthsnoR206b。它们相距约170nt,位于蛋白质基因间隔区。MFOLD二级结构预测这两个RNA均具有典型的box H/ACAsnoRNA"发夹-铰链-发夹-尾巴"结构,符合box H/ACA snoRNA的判定标准;两个RNA分子的反义序列一致,可以判定它们为同一基因的两个拷贝。分析预测snoR206的两段反义序列分别指导拟南芥rRNA小亚基U1717位点和大亚基U2181位点的假尿嘧啶化修饰。在其它13种包括单子叶植物和双子叶植物在内的植物搜索到14个snoR206同源分子,其中12个发现于表达序列标签中,表明该snoRNA在植物中表达且广泛存在。具有双功能的snoR206在人和酵母中的部分功能同源分子分别为U70和snR32,表明其祖先分子在进化过程中存在分子重组。     

一个大鼠心肌缺血-再灌诱导表达上调的新基因Mip1的克隆和特性分析

采用生物信息学方法和5′cDNA末端快速扩增法(RACE)技术相结合,克隆了一个大鼠心肌缺血-再灌诱导表达上调的新基因Mip1,并经RT-PCR测序及多组织膜RNA印迹证实.生物信息学分析显示,MIP-1定位于大鼠染色体1q12区,含5个外显子和4个内含子,开放阅读框(ORF)为1 827 bp,编码608个氨基酸,其编码蛋白N端含KRAB结构域,C端含14个连续的C2H2型锌指蛋白结构域,氨基酸第277位至293位为双向的核定位信号,多组织膜RNA印迹显示该基因在脑组织表达最高,其次是心脏,在其他组织表达较低或无表达.进一步深入研究该基因的功能具有重要生物学意义.