鲤鱼线粒体tRNA^phe基因结构的特异性

在脊椎动物线粒基因组的研究中。迄今为止已测定了人、牛、大鼠、爪蟾、鲸鱼、海豹、鸡等动物线粒体基因组的全序列。结果表明，脊椎动物线粒体基因组结构排列非常紧密。22个tRNA基因分布于结构基因和rRNA基因之间，并随其临近的基因一起转录，随后被精确地剪切焉，继续加工成熟。线粒体tRNA与细胞质tRNA相比有许多不同之处，如D环碱基数明显减少：TψC环中缺少T54－C－Pu－A序列：且各个臂上有高比例的碱基错配；同时在线粒体rRNA中A＋U含量很高。目前有报道指出线粒体中某些tRNA三叶草结构的变化与物种的进化相关联，但这一说法是否具有普遍性尚须探讨。我们最近完成了鲤鱼线粒体tRNA^phe基因的结构分析（图一），并将其与上述已报导的几种脊椎动物粒体tRNA^phe基因进行了比较（表一），发现这些tRNA^phe基因的D臂上都存在一个13bp的强保守区，而其它21种线粒体tRNA基因上的这一区域都是最不保守的。我们将此保守区前7个碱基与真核生物RNAPollIII识别的A区相比较，发现RNAPolIII识别的A区的3个强保守碱基在大事箕类型与碱基排列位置上完全与此保守区相同（图二）。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，这种结构上的特殊性暗示着tRNA^phe基因与其它tRNSA基因在功能上存在着差异。鲤鱼线粒体tRNA^phe基因位于D环与12sRNA基因之间，由重链编码，长度为67bp，同哺乳动物线粒体tRNA基因一样，也不编码3′端的CCA序列。鲤鱼线料体tRNA^phe基因G＋C／A＋U＝0．76，可见其A＋U含量明显高于细胞质tRNA，从其二级结构上看，其氨基酸臂富含GC 对，存在二个错配碱基对，TψC环无TψC序列，T茎也有高比例的错配，且无细胞质tRNSA中特有的那组G－C对，D环由6个碱基组成，其D臂完全互补配对。在已知种类的线粒体其他tRNA基因结构中，反密码环最为保守，其次为氨基酸臂，D环和T环及其相应的臂最不保守。但是在tRNA^phe基因中最保守的却是D环的臂。这种tRNA^phe基因结构上的不寻常性，显示了其功能上的不寻常性，目前人们普遍的看法是线粒体tRNA^phe基因在其转录过程中，还起着识别转录本加工信号的作用，但这一过程的细节目前还不甚清楚。从结构上看，tRNA^phe基因 位于线粒体基因组D环一侧，而D环上具有重链复制启动始点和重链轻链转录调控区。在绝大多数由重链编码的基因中，tRNA^phe基因是被首先转录的基因，同时也是在各种成熟RNA转录本中，必须被剪切下来的tRNA。由此可见tRNA^phe基因在转录水平以及转录后的加工水平上均具有特殊的调控作用。我们推测脊椎动物tRNSA^phe其D臂上强保守结构的存在，也正是这种作用的一种反映。关于tRNA^phe基因结构与功能的关系及其表达调控特性的研究正在进行中。