真核mRNA 3′非翻译区的肿瘤抑制功能和表达调控

最近几年来,关于真核mRNA 3′UTR在肿瘤细胞恶性表型抑制中作用的研究, 取得了非常令人鼓舞的进展. 目前已经发现,3′UTR参与一些已知的癌基因和抗癌基因的功能调控; 一些抗癌基因的失活来源于其3′-UTR的结构变化;而且又发现了一些基因的3′UTR在转染恶性细胞后表现抗癌基因活性. 此外,3′UTR在mRNA表达调控中的作用也已研究得更加深入.现将最近几年来在这一领域的一部分研究进展情况,作一简单综述.     

真核mRNA 3'非翻译区的肿瘤抑制功能和表达调控

最近几年来,关于真核mRNA 3'UTR在肿瘤细胞恶性表型抑制中作用的研究, 取得了非常令人鼓舞的进展. 目前已经发现,3'UTR参与一些已知的癌基因和抗癌基因的功能调控; 一些抗癌基因的失活来源于其3'-UTR的结构变化;而且又发现了一些基因的3'UTR在转染恶性细胞后表现抗癌基因活性. 此外,3'UTR在mRNA表达调控中的作用也已研究得更加深入.现将最近几年来在这一领域的一部分研究进展情况,作一简单综述     

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．     

热休克蛋白gp96 3′UTR作为ceRNA通过 miR-642a调控DOHH的表达

热休克蛋白gp96在肝脏等多种肿瘤中过量表达,与肿瘤的恶性程度和患者不良预后呈显著相关性,其在肿瘤发生发展中作用机制有待深入探讨.通过生物信息学技术预测、荧光素酶报告基因检测、免疫印迹分析、实时定量PCR、RNA干扰,研究gp96 3′UTR作为ceRNA(competing endogenous RNA)对miR-642a和脱氧羟腐氨酸羟化酶(deoxyhypusine hydroxylase,DOHH)表达的影响.研究结果显示,miR-642a特异性靶向的野生型gp96 3′UTR,而不是miR-642a结合位点突变的gp96 3′UTR,可吸附下调miR-642a并同时上调miR-642a靶基因DOHH的表达,进一步研究发现gp96 3′UTR对DOHH的调控依赖于miR-642a.实验还发现DOHH并不影响gp96的表达.Gp96通过ceRNA上调DOHH的表达,为研究gp96促进肝癌等肿瘤的发生发展提供了新思路.     

mRNA研究的数据库资源

mRNA的功能除了指导蛋白质合成外,在其5′和3′端非翻译区包含的序列元件对基因表达和调控起着非常重要的作用,介绍了Transterm、UTR、ARED和TRSIG等研究mRNA结构和功能的数据库,并对其特点和使用作了介绍。     

转录因子GATA3 mRNA 5′非翻译区内部核糖体进入位点的活性

GATA3(GA-TA-binding protein-3)是锌指蛋白GATA家族成员之一,在细胞的增殖和分化中起着重要的作用,GATA3在细胞中的异常表达也是导致众多肿瘤形成的原因。通过对GATA3m RNA 5′非翻译区(untranslated region,UTR)进行分析,发现其UTR长达557 bp并且具有复杂的二级结构。将GATA3 m RNA 5′UTR克隆至双荧光素酶报告载体p RL-FL中,瞬时转染至细胞中然后对细胞进行无血清培养后,发现GATA3 m RNA 5′UTR介导的翻译明显升高。将GATA3 m RNA 5′UTR克隆至Δp RL-FL载体上,瞬时转染细胞后检测萤火虫荧光素酶的表达,发现GATA3 m RNA 5′UTR不具有隐含启动子,进而确定GATA3 m RNA 5′UTR具有内部核糖体进入位点(internal ribosome entry sites,IRES)元件;进一步对GATA3 m RNA 5′UTR进行序列截短分析,发现GATA3 m RNA 5′UTR中345~557 bp区间可能是抑制IRES活性的调控元件,而95~344 bp区间则是IRES元件的主要活性中心调控域,并且在不同的细胞系中GATA3 IRES元件的活性存在显著的差异。该研究结果表明,GATA3m RNA的5′UTR可参与GATA3的表达调控。     

猪内源性反转录病毒5′端非编码区的克隆及结构分析

通过五指山猪内源性反转录病毒5′端非编码区(5′UTR)cDNA的克隆,分析其一级结构和调控元件,为进一步研究其在PERV复制、转录中的调控机制奠定基础。本研究采用cDNA末端快速扩增技术(RACE)获得全长约1035bp的PERV 5′UTR。通过NCBI公共数据库BLASTn序列进行同源性分析,并应用KEGG数据库对该转录调控区进行顺式作用元件定位分析,结果发现PERV 5′UTR与GenBank公布的部分PERV 5′UTR相比较,同源性在82.6~94.8%之间。一级结构分析发现PERV 5′UTR由U3、R、U5区、引物结合区(PBS)及前导序列组成,可能的核心启动子序列与具有增强子作用的39bp重复序列分别位于U3区的-67~ 1与-97~-59区段。在5′UTR转录调控区(-428~ 507)鉴定出31个有效的顺式作用元件位点,其中NF-Y、TBP、Oct-1、HSF、GATA-1和GATA-2等与PERV的转录、调控密切相关。     

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。     

MicroRNAs对动物皮肤和毛发发育调控作用的研究进展

MicroRNAs是近年来发现的一类由19-25个核苷酸组成的非编码单链小RNA分子,它们通过与靶基因mRNA3’UTR结合抑制靶基因的翻译,在转录后水平调控基因表达.MicroRNAs参与了包括细胞分化、增殖和凋亡及免疫系统应答在内的一系列发育调控和生物学过程.最近研究发现MicroRNAs在多种哺乳动物皮肤中均表达,并参与了哺乳动物皮肤及毛发发育的调控过程,这些都为研究这个新颖的调控因子在干细胞生物学和发育生物学中的功能奠定了基础.本文综述了近年来MicroRNAs对哺乳动物皮肤和毛发发育调控作用的研究状况.     

真核生物mRNA 3′非翻译区的功能

真核生物mRNA的3′非翻译区的功能复杂多样,不仅能调控其mRNA的稳定性、控制mRNA的亚细胞定位,而且还在特定氨基酸的编码过程中起着指导作用.一些真核生物mRNA的3′非翻译区内的突变可引起疾病的发生.近几年的研究又发现,一些真核生物mRNA的3′非翻译区还具有抑制肿瘤生长的功能.     

活细胞内人AGTR1-3′UTR的荧光标记及应激定位分析

利用噬菌体衣壳蛋白MS2和带有序列特异性茎环结构(含有MS2蛋白结合位点)的RNA之间的高度亲和力,对外源性人血管紧张素1型受体(angiotensin II receptor type 1,AGTR1)mRNA 3′端非翻译区(3′untranslated region,3′UTR)片段进行红色荧光标记,进而在活细胞(HeLa)内研究该mRNA片段的应激生物学行为。通过在pSG5空载体质粒上先后插入两个双链DNA目的片段AGTR1-3′UTR和24×MS2,构建重组质粒pSG5/AGTR1-3′UTR/24×MS2,并将该质粒与重组质粒pERFP/MS2和pEGFP/C1-G3BP共转染入Hela细胞。荧光显微成像结果显示,AGTR1-3′UTR-24×MS2 mRNA片段能够携带具有入核信号的MS2-RFP融合蛋白离开胞核进入胞浆,而且在亚砷酸盐刺激下,红色荧光标记的AGTR1-3′UTR-24×MS2 mRNA片段可在胞浆中形成与应激蛋白G3BP-GFP共定位的颗粒。该结果表明,针对AGTR1-3′UTR片段的MS2-RFP荧光标记系统构建成功,该荧光标记系统能有效避免假阳性的荧光信号。在细胞受到氧化应激时,AGTR1-3′UTR会被招募至胞浆中的应激颗粒结构中,启示了AGTR1-3′UTR区域对于调控AGTR1 mRNA在细胞内的应激定位具有重要作用。     

狭缝引导配体1 3′UTR通过miR-34a-5p/SIRT1轴调节内皮细胞表型

在高等生物的进化过程中,mRNA的3′非翻译区(3′untranslated region, 3′UTR)序列显著增加,提示3′UTR在生物功能调节中可能发挥重要作用。我们发现狭缝引导配体1(slit guidance ligand 1, SLIT1) 3′UTR在肥厚型心肌病(HCM)患者心肌中水平降低,但其对肥厚心肌中血管功能调节的作用机制不清楚。利用腺病毒介导在主动脉内皮细胞(human aortic endothelial cells, HAECs)中过表达SLIT1 3′UTR,检测HAECs中一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthases, eNOS)和血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor, VEGFA)表达。分别采用划痕实验和基于Matrigel胶的管腔形成实验检测HAECs的迁移和成管腔能力。结果发现,过表达SLIT1 3′UTR会升高HAECs中p-eNOS、eNOS和VEGFA水平(P<0.01),并促进HAECs迁移和成管腔能力(P<0.01)。生物信息学预测提示,...     

鸡PPARγ基因转录本3上游开放阅读框转录后的调控作用

过氧化物酶体增殖物激活受体γ (peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARγ)是脂肪生成的关键调控因子。本实验室前期研究发现,与人和鼠等哺乳动物PPARγ基因的转录本不同,鸡PPARγ基因的多个转录本5′UTR区存在上游开放阅读框(upstream open reading frames, uORFs)。为了揭示该uORF转录后的调控作用,本研究构建了鸡PPARγ基因转录本3 (cPPARγ3)野生型5′UTR报告基因载体psiCHECK2-cPPARγ3- 5′UTR-WT和uORF突变(uATG突变为终止密码子TGA)的5′UTR报告基因载体psiCHECK2-cPPARγ3- 5′UTR-Mut。将这两个报告基因载体分别转染永生化鸡前脂肪细胞(immortalized chicken pre-adipocytes, ICPA)和鸡胚成纤维细胞DF1,检测海肾荧光素酶报告基因hRluc活性及其mRNA表达。荧光素酶报告基因检测结果显示,在ICPA细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut的hRluc报告基因活性极显著高于psiCHECK2- cPPARγ3-5′UTR-WT (P<0.01);在DF1细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut的hRluc报告基因活性高于psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-WT,但差异不显著(P>0.05)。qRT-PCR检测hRluc基因mRNA表达结果显示,与psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-WT相比,在ICPA细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut转染细胞的hRluc基因的mRNA表达水平极显著降低(P<0.01);在DF1细胞中,psiCHECK2-cPPARγ3-5′UTR-Mut转染细胞后,hRluc基因的mRNA表达水平也降低,但差异不显著(P>0.05)。为进一步分析该uORF对鸡cPPARγ3的转录后调控作用,本研究又分别构建了野生型cPPARγ3真核表达载体pcDNA3.1-cPPARγ3-WT和uORF突变的cPPARγ3真核表达载体pcDNA3.1-cPPARγ3-Mut。qRT-PCR检测cPPARγ3的mRNA表达水平,结果显示,在这两种细胞中,pcDNA3.1-cPPARγ3-Mut转染细胞的cPPARγ3 mRNA表达水平均显著低于pcDNA3.1-cPPARγ3-WT转染细胞(P<0.05),但Western blot结果显示,pcDNA3.1-cPPARγ3-Mut转染细胞的PPARγ蛋白表达水平极显著高于pcDNA3.1-cPPARγ3-WT转染细胞(P<0.01)。这些研究结果表明,5′UTR区的uORF抑制鸡cPPARγ3的翻译。     

肿瘤转移相关microRNAs的研究进展

转移是预测肿瘤患者预后的重要因素,并且是肿瘤患者高死亡率的主要原因.上皮间质转化在肿瘤转移及进展过程中发挥着重要作用.最近的研究表明, microRNA(miRNA)在人类恶性肿瘤的发生和发展中起了重要作用. miRNA是长度约22个核苷酸的非编码小分子RNA,其可通过与靶基因的3′UTR互补配对导致靶基因的翻译抑制和mRNA的降解.许多研究表明, miRNA可通过EMT(epithelial-mesenchymal transition)相关和/或非EMT相关机制调控癌症转移的过程.本综述着重阐述了mi RNA在肿瘤中对EMT相关信号通路的调控作用.     

miRNA与糖脂代谢

糖类与脂肪是人体主要的能量物质,其代谢过程在人体发挥着重要作用,一旦它们代谢出现偏差,可能会引起多种疾病。miRNA是一类22~25个核苷酸长度的内源性非编码RNA,它与靶mRNA的3′UTR互补配对,可通过降解mRNA或抑制靶mRNA翻译调控基因表达。研究发现,miRNA参与了糖和脂的代谢过程,并作为调控糖类和脂类代谢内稳态的重要调节因子在糖类以及脂肪酸和固醇的代谢过程中发挥了重要作用。本文旨在探讨miRNA与糖脂代谢的关系。     

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。     

微小RNA在心肌重塑中的作用

微小RNA (microRNA, miRNA)是一类含有约22个核苷酸的内源性非编码RNA, 通过与靶mRNA的3′非翻译区(3′ UTR)互补配对, 抑制翻译或促进靶mRNA的降解介导转录后基因调控,涉及多种生物学过程.目前研究表明,miRNA参与了心脏的发育、病理性心肌肥大等过程,表明miRNA可作为新的治疗心肌肥大的靶向分子.本文就新近有关miRNA在心肌重塑中的研究进展予以综述.     

MicroRNA与肿瘤血管生成

microRNA（miRNA）是近年来发现的一类长度约为22个核苷酸的非编码小分子RNA.它主要通过与靶标基因3′UTR的完全或不完全配对,降解靶标基因mRNA或抑制其翻译,从而参与多种生命活动.血管生成在肿瘤的发生、发展过程中起着重要的作用.实验证据表明,miRNAs可通过调控其靶标基因参与的信号通路,影响肿瘤血管的生成.本文主要介绍近年来miRNAs与血管生成相关性研究的进展.     

真核mRNA 3′非翻译区在基因表达中的作用

真核生物mRNA的3′非翻译区(3′-UTR)在基因表达调控中发挥重要作用.它不仅调控mRNA在体内的稳定性和降解速率,控制着mRNA的利用效率,还参与mRNA翻译过程的调控.     

真核mRNA的3‘非翻译区转录后水平调控作用研究进展

真核mRNA的3‘非翻译区（3‘－UTR）在基因表达的转录后调控中起着重要作用：3‘－UTR内存在末端加工信号以指导mRNA3‘末端的加工;3‘－UTR不但控制mRNA的稳定性及降解速率、协助辨认特殊密码子,而且还控制着mRNA的翻译时间、位点及控制其翻译起始及效率等。