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。     

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.     

第二章 核酸的化学(提要)

核酸是生物体内普遍存在的一类生物大分子。根据化学组分,核酸可以分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。所有生物细胞内部含有这两类核酸,但在病毒,要么只含DNA,要么只含RNA,没有既含DNA又含RNA的病毒。类病毒只是游离的小分子RNA。核酸的生物功能是多种多样的,但最主要的是它具有贮存和传递遗传信息的功能。DNA在细胞内主要存在于染色体中,是遗传信息的主要载体,通过半保留复制将全部遗传信息传给子细胞。细胞核和细胞质中都有RNA。RNA至少有三种主要类型:(1)核糖体RNA(rRNA),(2)转移RNA(tRNA),(3)信使RNA(mRNA)。它们在蛋白质生物合成     

tRNA来源的小片段RNA——新的基因表达调控因子

转移核糖核酸(tRNA)是蛋白质合成的关键接头分子,特异性识别信使RNA(mRNA)的密码子信息,将其接载的氨基酸基团掺入到新生多肽链中。最新研究表明,在很多物种中,在某些特定情况下,tRNA或其前体被特异性剪切产生tRNA来源的小片段RNA(tRNA-derived fragment,tRF)。这类tRF是一类新的基因表达调控因子,其发挥作用的机制多样,如某些tRF以microRNA方式抑制mRNA翻译;某些tRF作为逆转录病毒RNA基因组的逆转录引物;而某些tRF参与了前体rRNA剪切复合物的组装。此外,细胞受胁迫产生的带有多聚鸟苷酸模块的tRF则会竞争性抑制延伸因子elF4G与mRNA的结合,从而抑制蛋白质翻译。随着研究的继续深入,对tRF的发生发展、作用机制以及在疾病中的潜在作用将会进一步丰富。拟从tRF作为新的基因表达调控分子的角度,简要介绍tRF发挥作用的分子机制。     

血管生成素与tRNA片段化

tRNA主要功能是转运氨基酸参与蛋白质合成,在蛋白质生物合成过程中起着关键性的作用．近年来发现,tRNA是细胞内小RNA分子的重要来源,具有其它重要的生物学功能．来源于成熟tRNA分子的tRNA片段根据切割位置及生成机制的不同,主要分为两类：一类是tRNA半分子（tRNA halves）;另一类是较小的tRNA片段,称为tRFs( tRNA fragments)．在哺乳动物细胞中,tRNA半分子由血管生成素在tRNA分子反密码环处切割生成．本文主要针对tRNA半分子的加工机制、功能及在临床上的潜在应用进行综述．     

蛋白质合成中的核糖核酸蛋白质复合物

细胞中的RNA和RNA结合蛋白质(RNA-binding proteins,RBPs)相互作用形成核糖核酸蛋白质(ribonucleoprotein,RNP)复合物。RNP复合物分布广泛,功能众多。蛋白质生物合成包括转录及其调控、mRNA加工转运、tRNA传递、翻译及其调控等,是核酸编码的遗传信息流向活性蛋白质的过程。多种RNA分子参与这一过程,有的与对应的RNA结合蛋白质形成RNP复合物。RNP复合物的多样性和重要功能在此得到了最好的体现。该文以其中起核心作用的RNA分子为主线,对蛋白质合成中的RNP复合物进行了综述。     

在动态过程中巧判遗传信息读取的方向

基因表达时遗传信息的读取有确定的方向,从而决定密码子读码及氨基酸排序。在转录和翻译的立体动态过程中,分析相关物质或结构的动态变化,包括RNA聚合酶移动、mRNA释放、起始密码方向、核糖体移动、tRNA进位、肽链合成、反密码子方向和反义RNA结合点等,可巧妙判定方向。     

tsRNA研究进展与展望

tRNA-derived small RNAs(tsRNA)是近年来发现的、存在于多种生物体内的一类非编码小RNA,来源于成熟tRNA或tRNA前体,其表达和修饰具有组织和细胞特异性. tsRNA参与应激反应、蛋白质翻译调控、核糖体生物合成、肿瘤发生、细胞增殖与凋亡、表观遗传信息的跨代传递等多种生理和病理过程. 本文主要对tsRNA的生成及分类、已知的生物学功能及作用机理、tsRNA 及其修饰在疾病中的作用等进行了综述.     

植物中 RNA 分子系统运输的研究进展

RNA 分子主要以单链的形式存在于生物体内,既担负着贮存及转移遗传信息的作用,又能作为核酶直接在细胞内发挥代谢功能 . 在植物中 RNA 也可作为活跃的信号分子调控基因表达和发育 . 介绍了包括病毒 RNA 、 RNA 沉默信号、特异内源 RNA 等 RNA 分子,在植物体内的系统运输及其在植物基因表达调控中所起作用的研究进展 .     

来源于tRNA的小分子RNA——降解碎片还是新的调控分子

具有经典三叶草结构的tRNA作为细胞蛋白质合成机器的重要元件,已经拥有几十年深入细致的研究历史.但是,对于其功能的认识远没有止境,尤其在其作为潜在的基因表达调控分子前体的功能目前正逐渐被人们认识.最新的多项研究结果表明,在多种细胞系中通过高通量测序发现某种来源于tRNA的小片段RNA,这些剪切产物被认为与多种microRNA加工体系关键分子(如Dicer、Ago家族中的蛋白质)具有相互作用的能力.同时,报告基因检测系统的研究结果也暗示,这些小片段RNA具有类似microRNA的潜在调控功能,可能在细胞应对外界环境刺激时发挥重要的调节作用.如其具体的作用机制能够被更多的实验结果阐明,将极大地扩展我们对于非编码RNA调控功能的认识.     

十字花科黑腐病菌中存在tRNA衍生片段(tRF)的证据

tRNA衍生片段(tRNA-derived fragment,tRF)是一种由内切核糖核酸酶将初级tRNA(primary tRNA)或成熟tRNA分子剪切后形成的长度为14～30 nt(核苷酸)的稳定的RNA片段.研究表明,tRF广泛存在于各种真核生物中,它们既可以作为信号分子,又可以作为基因表达的调控因子,在细胞的各种生理过程中发挥重要的调控作用.但至今除了在大肠杆菌(Escherichia coli)和沃氏富盐菌(Haloferax volcanii)中发现了 tRF外,在其他原核生物中未见有关tRF的报道.本研究采用高灵敏度的Northern杂交技术对十字花科黑腐病菌(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)的苏氨酸-tRNA(threonine-tRNA,tRNAThr)和甲硫氨-tRNA(me-thionine-tRNA,tRNAMet)进行了检测.结果显示,除了检测到全长的成熟tRNAThr 和tRNAMet外,还检测到多个丰度各异的稳定的tRF,而且一些tRF的产生受营养胁迫的诱导.此外,我们还发现,编码tRNAMet的基因XC4381已经退化为非编码RNA基因.本研究证明了 tRF在Xcc中的存在,为深入研究tRF的功能,特别是在Xcc致病中的作用奠定了基础.     

tRNA核质动态分布与细胞命运

旺盛的细胞核、质间的物质运输(nuclear-cytoplasmic transport)是真核细胞代谢的基础．核质运输不仅将蛋白质运到目的地,还能通过在特定时间、地点结合靶分子,改变其在胞内的局部浓度,调控诸如有丝分裂等重要细胞活动．tRNA是细胞中最重要的大分子之一,合成于细胞核,在细胞质中参加蛋白质翻译．一直以来,学术界认为tRNA只是蛋白质合成的参与者,tRNA核质运输是tRNA跨越核膜进入细胞质是单向主动运输过程．然而,最近的研究成果在颠覆传统观念,tRNA不但能被转运出核,还能被逆向转运入核．2008年,新概念“tRNA核质动态分布”(tRNA nuclear-cytoplasmic dynamics)被提出,取代tRNA核质运输,描述tRNA在细胞核、质间的流动．在酿酒酵母中tRNA核质动态分布可以调控蛋白质翻译,锁定细胞周期．此领域内的最新研究正在改变着教科书中有关tRNA的传统论断．     

基于CRISPR基因文库筛选前列腺癌中的RNA结合蛋白及其功能性研究

<正>RNA在细胞生命活动中发挥着重要作用,既能作为遗传信息的传递者,又能作为重要的结构和功能性分子,参与RNA转录、蛋白质翻译、基因表达调控等生物学进程。RNA一经转录,通常就会和多种特异性的RNA结合蛋白相结合,其命运和功能受到后者的严密调控。因此,RNA结合蛋白对于RNA     

异域作用因子

基因表达时基因携带的遗传信息从世代相传的遗传物质DNA上通过转录传递到RNA，然后由RNA指导合成蛋白质，从而表现出基因的生物活性。基因的表达受环境因素的影响，并受生物体的控制。真核生物的基因表达在不同水平上受到调控。在细胞核中有转录时的调控，它决定基因是否能被转     

SnRNA对基因表达的调控

基因表达的调控机制研究是生物学中十分活跃的领域,基因重组技术对基因的分离和结构分析的报道不胜枚举,其目的在于阐明基因表达的调控机理;在原核生物中,已发现蛋白质作为基因表达调节因子,因此,大部分研究者注重于蛋白质分子在基因表达中的调控作用,对于DNA分子不重视,只是把它看作是基因表达过程中的过渡阶段如mRNA、tRNA、rRNA。近年来发现RNA具有酶功能、参予mRNA成熟过程中的拼接、DNA复制、染色质结构及基因表达的调控,种类繁多,已引起了生物学者的关注。     

基因是什么? 分子遗传学教学中的体会和理解

随着分子遗传学的飞速发展,基因概念也在不断更新。笔者从事分子遗传学、分子生物学、遗传学教学以及基因与基因表达调控方面研究多年,对基因的本质和概念有较深的理解和认识。回顾了经典基因概念的形成和发展过程,并讨论了真核生物中的RNA遗传和朊病毒复制现象,提出了新的基因概念。认为基因是携带遗传信息的、可遗传的核酸片段或者多肽分子,它们可以编码具功能的RNA分子或多肽分子。     

外泌体和miRNA在川崎病中的研究进展

外泌体(exosome)是一类径在30～150 nm之间、具有脂质双层膜结构的微小囊泡.生物体内多数细胞都可以分泌外泌体,外泌体可在细胞之间起传递遗传信息的作用,其携带的蛋白质、DNA、RNA等可被受体细胞所摄取并发挥作用.MiRNA作为内源基因编码单链核苷酸分子,可参与体内基因的表达调控,同时在外泌体中也广泛存在.川...     

第二套遗传密码的发现

若把信使RNA(mRNA)为不同氨基酸的编码称为第一套遗传密码,或经典的遗传密码,这里把以氨酰转移RNA(tRNA)合成酶为媒介,使一种氨基酸与适当的tRNA分子偶联的遗传密码叫做第二套遗传密码。人们早就发现在tRNA分子中,识别氨基酸的位点不都取决于反密码子,但长期以来没有破译氨基酸与tRNA之间的密码关系。最近美国麻省理工学院的Hou,Y—M和Schimmel,P首次发现,大肠杆菌丙氨酸tRNA中的G_3U_(70)单一碱基对是决定接受丙氨酸的密码。但它并不像第一套遗传密码中的     

非编码RNA和RNA修饰对细胞多能性与重编程的影响

非编码RNA是指不翻译成蛋白质,以RNA形式行使功能的生物分子。非编码RNA能够在转录与转录后水平调节基因表达,在表观遗传调控中扮演极其重要的角色。除了非编码RNA外,m RNA分子中腺嘌呤第6位氮原子上的甲基化修饰(N~6-methyladenosine,m~6A)也可以在转录后水平调控基因表达。越来越多的研究表明,非编码RNA和m~6A甲基化修饰在干细胞多能性和细胞命运的调控中发挥重要作用。现结合国内外同行的进展,对中国科学院干细胞与再生医学先导专项在非编码RNA和m~6A甲基化修饰对干细胞多能性与细胞重编程影响研究中的部分成果进行介绍。     

RNA研究技术新时代

RNA是既可携带遗传信息又可发挥催化功能的生物大分子,被认为是生命起源的最初分子形式.从病毒颗粒到各种动植物细胞,形态、功能和大小各异的RNA分子均在复制、转录以及翻译等遗传信息表达的过程中发挥不可或缺的调控作用,构成了生命活动的物质基础.近十年来,海量非编码RNA的发现、大量RNA化学修饰的鉴定,为我们揭示了一个异常...