细菌转录翻译偶联机制研究

中心法则描述了遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的传递过程。转录过程是RNA聚合酶以DNA为模板合成信使RNA的过程,翻译过程是核糖体利用信使RNA合成蛋白质的过程。与真核生物不同,细菌和古菌没有细胞核膜的分隔,其转录过程和翻译过程在相同时间、相同位置上进行。其中,RNA聚合酶与核糖体相互协同,同步完成转录和翻译的现象被称为转录翻译偶联。转录翻译偶联是细菌和古菌的一种重要基因调控机制,能同时有效地调控转录过程和翻译过程,是细菌适应复杂环境的重要生物学基础。数十年来,大量的研究逐步揭示了细菌转录翻译偶联机制在细菌基因表达调控中的作用,一系列参与转录翻译偶联过程的调控因子也被鉴定发现。近期,基于不同偶联状态的转录翻译偶联复合体结构的突破性研究,首次系统地展示了在不同信使RNA间距下,转录翻译偶联过程的动态变化,为后续研究转录翻译偶联基因调控机制提供了理论基础。     

RNA聚合酶动态调控DNA转录的单分子水平研究进展

真核生物的RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)和原核生物的RNA聚合酶(RNAP)主要负责转录合成信使RNA(mRNA)，调控不同基因的转录水平，以调节生物体的生长发育和应对复杂多变的环境。研究者采用传统的荧光显微镜观测到RNAP可形成团簇，据此针对DNA转录调控提出“转录工厂”模型。随着单分子技术的发展，研究者在单分子水平上观测到了活细胞中RNAP动态调控DNA转录，提出RNAP可以通过液-液相分离机制进行转录调控。该综述总结了不同单分子荧光显微镜的技术原理，以及相关的荧光探针标记方法，并介绍了在真核生物和原核生物中应用单分子成像技术可视化RNA聚合酶动态调控DNA转录过程的研究进展，最后展望了单分子技术在转录调控研究中的应用前景。     

A至I RNA编辑: 遗传信息修饰的新机制

A至I RNA编辑(A-to-I RNA editing)是一种遗传信息修饰机制, 是基因调控在转录后水平发生的另一重要事件, 也是对分子生物学理论的重要补充. A至I RNA编辑酶可催化转录初产物RNA前体(pre-RNA)中特定部位的腺苷转变成肌苷, 从而产生新的遗传密码, 是蛋白质分子多样性发生的重要机制之一. 研究发现, 哺乳动物体内已知的几种A至I RNA编辑底物均编码具有重要功能的蛋白质, 其编辑变化可引发相应疾病, 提示A至I RNA编辑缺陷可能与多种疾病的发生相关. 由于目前明确的A至I RNA编辑的底物较少且均局限于中枢神经系统, 寻找更多新的受ADARs调控的下游基因, 并对其功能进行研究, 将有助于阐明A至I RNA编辑的生理和病理意义, 并将对分子生物学理论作出重要补充     

DNA vs. RNA:到底谁说了算

中心法则是现代生物学的理论基础之一。绝大部分生命体将遗传信息储存在DNA中,遗传信息通过转录流向RNA,再通过翻译流向蛋白质。随着研究的深入,人们逐渐认识到RNA不只充当了遗传信息由DNA流向蛋白质的桥梁,RNA层面的转录后调控过程还对基因表达进行了更为精准高效的调节,RNA在中心法则中的核心地位越来越突出。在转录后调控过程中,RNA修饰起到了至关重要的作用。对RNA修饰及其修饰酶、脱修饰酶和结合蛋白的研究已成为一个引人瞩目的新方向——RNA表观遗传学/表观转录组学。N~6-甲基腺嘌呤(m6A)是目前研究最为深入的RNA修饰。本文着重介绍m6A修饰对干细胞的分化过程的调控,对病毒侵染宿主和自我复制过程的影响,以及m6A在果蝇性别决定中起到的关键作用。RNA修饰对于其他各种生命过程的影响也在不断地被揭示出来,预示着RNA修饰的研究必将深刻地影响医疗、制药,乃至农业的发展。     

中介体复合物结构与转录调控机制

在真核生物中，中介体复合物 (Mediator complex) 接收转录激活子/基因特异型转录因子携带的转录激活信号，并将之传递给核心转录机器——RNA聚合酶II，在这个过程中起到桥梁的作用。中介体复合物与RNA聚合酶II、各种通用转录因子组装成转录前起始复合物，对于真核生物几乎所有基因的转录都是必需的。中介体复合物成分复杂多变，结构柔性较强，针对它的结构生物学和转录调控机制的研究已超过30年。文章小结了中介体复合物的发现历程、功能和组成以及结构生物学方面的突出成果，并对它可能的转录调控机制进行了初步阐释。     

酵母RNA聚合酶Ⅱ体外转录亚病毒RNA的研究

真核细胞的依赖于DNA的RNA聚合酶Ⅱ在无蛋白质因子存在的条件下,在体外不能忠实转录DNA。然而,令人惊异的是植物来源的RNA聚合酶Ⅱ能在体外忠实转录类病毒RNA,产生全链长的产物。这一发现意味着类病毒RNA能提供类似启动子的位点,以便与RNA聚合酶发生特异性的相互作用,从而正确地起始转录。毫无疑问,这一系统将是了解真核细胞RNA聚合酶Ⅱ所催化的体外转录机制的理想模型之一。     

内毒素对小鼠多种组织中A至I RNA编辑酶活性和mRNA中肌苷的诱导

A至I RNA编辑是近年来发现的一种遗传信息修饰新机制，它对于维持生物体的生命活动必不可少，某些转录后的前mRNA必须经过A至I RNA编辑才能生成结构和功能正确的蛋白质。研究发现在内毒素刺激下小鼠肺、脾、胸腺和淋巴结等器官中RNA编辑酶活性呈现时间依赖性增强，编辑酶活性在4－6h到达峰值，其增高活性的维持可以达16h。内毒素刺激后，自小鼠肺脏和脾脏分离出的mRNA中肌苷的数量呈现时间依赖性增多，经过校正计算后的结果显示，与对照时间点的结果相比，内毒素刺激使pI增加达4．5倍。由于黑色素瘤细胞中内源性RNA编辑酶活性极低，由该细胞核失控转录出的RNA中的A几乎未受到编辑，然而将该RNA与小鼠胸腺提取物共同反应后，RNA中发生A至I编辑反应，这一编辑反应在内毒素刺激后的胸腺提取物中明显增强。结果表明，在内毒素刺激条件下，众多基因受到A至I RNA编辑的调控，并且提示RNA编辑酶可能在急性炎症时的调控免疫系统功能和调控基因产物多样性方面发挥重要作用。     

tsRNAs及其对植物响应非生物胁迫时基因表达的调控

转运RNA(tRNA)衍生的小RNA(tRNA-derived small RNAs, tsRNAs)是一类新兴的保守非编码RNA,通常由在胁迫条件下发生的核酸内切酶切割t RNA前体或成熟t RNA而产生. tsRNAs主要有两种类型,即tRNA衍生的胁迫诱导RNA(tRNA-derived stress-induced RNAs, tiRNAs,也称为tRNA半分子(tRNA halves, tRHs))和t RNA衍生的片段(tRNA-derived fragments, tRFs),两者在成熟t RNA或tRNA前体的切割位点不同. tsRNAs在原核生物和真核生物中都广泛存在,呈现时空特异性表达模式以发挥其功能,它们的失调会引发内稳态失衡(homeostatic imbalance).越来越多的证据表明, tsRNAs主要通过调控基因表达的转录、转录后和翻译水平在各种生物学过程中发挥重要作用.因此,研究tsRNAs的生物学功能及其作用分子机制已成为小分子非编码RNA领域的一个新研究热点.本文主要综述了tsRNAs的分类、生物发生、特征和生物学功能方面的进展,重点介绍了tsRN...     

从微量全血直接进行反转录-聚合酶链反应

在转录水平上研究基因表达及调控,通常要求制备纯度高、未降解的总RNA。提取总RNA的方法一般较复杂。Kawasaki描述过一个从1—2ml全血制备RNA的方法。本文报道了一个更为简便的从微量全血不经抽提RNA直接进行RT-PCR的方法。即将2—20μ1全血低渗破红细胞,离心得到白细胞沉淀,在有RNA酶抑制剂存在的条件下再低渗使白细胞破坏,释放出RNA。此液直接用于RT—PCR,并与用AGPC法抽提的总RNA为     

植物小RNA的巨大作用

microRNA(或mi RNA)是一种长度介于20～24个核苷酸的单链RNA,由III型RNaseDicer从含有茎环结构的内源转录本中切割产生.作为一种负调控因子,miRNA作用于它们的靶标mRNA,能够在转录或翻译水平上对基因的表达起到调控作用.从1993年首个miRNA在线虫中的发现开始,到2002年第一个植物miRNA的发现,miRNA引发了世界各国科学家的极大兴趣与高度重视,其普遍性和重要性才逐渐被人们所认识.miRNA于2002年成为当年十大科技榜首之位.     

研究发现长非编码RNA调控RNA聚合酶Ⅰ的转录功能

正长度大于200个核苷酸的长非编码RNA,曾被认为是基因组转录的"暗物质"。然而,近年来的大量研究表明,长非编码RNA参与一系列细胞重要功能调控,如细胞核亚结构的形成、基因表达调控、表观遗传调控等。2017年5月5日的《细胞》杂志报道了长非编码RNA一种全新的功能:调控RNA聚合酶I的转录活性。     

水稻中一种RNA结合蛋白cDNA的筛选和结构分析

植物叶绿体基因组全结构的阐明,已充分揭示该遗传体系兼有原核生物和真核生物基因组的特征。在叶绿体基因中,除存在一些内含子结构外,还具有像rpl12这样复杂的分割式基因。同时,不同基因的转录速度也存在着显著的差异。这些都意味着叶绿体基因在转录后必然有着复杂的剪接加工过程。RNA结合蛋白是一类在RNA加工中起重要作用的蛋白。Li等首次从烟草叶绿体中分离到与RNA转录直接相关的RNA结合蛋白,并且证明它们是由细胞核编码,在细胞质中合成后再输入到叶绿体中去的。至今,已从烟草、菠菜以及拟南芥菜等植物中发现了约10种核编码的叶绿体RNA结合蛋白,它们有类似的构造特征。我们从水稻cDNA文库中首次筛选到一个RNA结合蛋白(cp28)的基因,其相应的肽链由264个氨基酸组成。和其他叶绿体RNA结合蛋白相仿,它也包含有两个RNA结合结构域(称为consensus sequence-type RNA-binding domain,即CS-RBD),其中各含有一个由8个氨基酸组成的高度保守的一致顺序(ribonucleoprotein consensus sequence,即RNP-CS)。N端区域的传送肽(穿膜信号肽)由60个氨基酸组成,其后是一段负电荷十分集中的酸性肽段,但传送肽和酸性肽段的氨基酸顺序与其他植物的RNA结合蛋白的同源性很低。根据全长肽链的同源性比较,我们还分析了水稻cp28     

浒苔小RNA 高通量测序及相关生物信息学分析

浒苔有定生和漂浮两种状态, 两者的形态结构没有显著差别, 生长速度却有很大差异,推测浒苔可能存在重要的增殖调控模式. microRNA 是非常重要的转录后调控因子, 已证明其普遍存在于真核生物, 在生长发育等过程中起重要作用. miRNA 在高等动植物中研究的比较多, 而在藻类里则相对较少. 为了研究浒苔的miRNA 及其在漂浮浒苔快速增殖中的可能作用, 采用solexa 测序的方法对浒苔小RNA 进行测序并做了相关的生物信息学分析, 结果表明, 浒苔中存在丰富的小RNA, 它们可能在浒苔各种生物过程中起重要作用.     

双链RNA引发了基因沉默——评2006年诺贝尔生理学或医学奖

2006年诺贝尔生理或医学奖授予美国斯坦福大学医学院的安德鲁·菲尔(AndrewFire)和麻省理工大学医学院的克雷格·梅洛(CraigMello),以表彰他们发现了双链RNA引发的基因沉默。他们的发现为基因治疗提供了新技术——siRNA,为后基因组时代基因功能研究提供了新手段,这一发现也导致天然小分子调控RNA和RNA调控系统的发现,引发人们对生命本质的重新思考。     

加深对自我拼接内含子的认识

Ⅱ型内含子是一种RNA酶(核酶),能催化从RNA转录本中除去自身的活动.     

非编码RNA在肿瘤发生中的不同作用

哺乳动物中大部分基因通过转录产生大量的非编码RNA.过去的10余年间,microRNA和siRNA2种小分子非编码RNA以及其他各种类型非编码RNA的发现,极大地促进了生物学发展.非编码RNA研究领域也不断被拓展.最近不少文献报道了miRNA和其他ncRNA的各种功能,如H19RNA、HOTAIR、超保守区域转录子、天然反义RNA、转运RNA和线粒体的非编码RNA等非编码RNA参与多种细胞活动,并与一些疾病及肿瘤相关.本文将介绍一些非编码RNA与肿瘤相关的最新研究进展,并着重讨论除microRNA以外其他ncRNA与肿瘤的关系.     

生命

遗传生物学研究证实北京猿人并非中国人祖先，黄龙洞遗址发现填补智人演化缺环，科学家发现人类1/3基因由小RNA调控，山西稷山发现两块阴刻铭文宋金石药方方砖。     

甜菜坏死黄脉病毒RNA5对病毒致病性的影响

利用甜菜坏死黄脉病毒(Beet necrotic yellow vein virus, BNYVV) RNA5全长侵染性cDNA克隆体外转录获得的RNA5体外转录物, 与只含有RNA1, 2以及RNA1, 2和3的两个BNYVV突变株BNYVV-Hu0和BNYVV-Hu3的RNAs分别混合, 并接种于寄主植物番杏(Tetragonia expansa)和甜菜(Beta vulgaris L). 结果表明, RNA5是BNYVV中除RNA3以外的另一个病毒致病性相关分子, 它的存在能够提高病毒的侵染效率和在寄主体内的积累水平, 并与RNA3协同作用, 导致病毒侵染后的症状表现加重.     

遗传信息的转录和翻译机制是怎样发现的

文章具体地介绍了遗传信息表达机制的发现过程:克里克关于序列假设、中心法则、模板RNA和连接物RNA的提出及其实验背景;信使RNA概念的形成及其转录机制的发现;转移RNA的功能及其结构的发现;在核糖体上蛋白质合成机制的确立.     

RNA折叠

与蛋白质相比,RNA的折叠是一个比较新的研究领域.不同的RNA分子可能沿着不同的路径,以某些与蛋白质折叠并不完全相同的方式构建出复杂的三维结构.在此过程中,RNA要受到许多环境因素的影响.对这些因素以及RNA的折叠机制进行深入的分析,将加深人们对地位显得日益重要的RNA分子的结构与功能的理解,并由此揭示RNA在基因表达调控过程中所起的重要作用.