小分子RNA的切除活动

自1989年发现基因沉默现象以来,关于小分子RNA不同作用的新报告接连不断.这些作用,包括调控信使RNA(mRNA)转译成蛋白质;确定染色体的构象;调节干细胞的更新;抗病毒和可能引起有害突变遗传因素的保护作用.动植物中的小分子RNA分为三类,即miRNA,siRNA和与Piwi相互作用的piRNA.miRNA是由基因组编码,被加工成22个碱基对,和同源mRNA相互作用,调节它们的转译活动,并对发育过程产生影响的一类分子.siRNA的长度是21个碱基对,由双链RNA前体产生,这些前体包括病毒和同系转位子在内.而最近才发现的piRNA,是存在于果蝇和动物的种系内,一般是由25个碱基对组成,和可转移的成分及另外一些序列相似.     

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。     

用暗场电镜技术观察DNA分子的超螺旋结构

随着拓扑异构酶的发现和深入研究,人们越来越多地注意到双链DNA分子的超螺旋结构在DNA复制、RNA转录甚至可能在基因表达调控中的重要生物学意义。虽然对于小分子环状DNA,可以通过密度梯度离心的方法分离,进而可经凝胶电泳把超螺旋数不同的分子区分出来,并推算出每个分子的超螺旋数,但核酸电镜技术可以给出更为直观的超螺旋分子的图象,与生化研究手段互相补充,互相印证,从而成为研究超螺旋DNA分子的重要实     

microRNA对植物生长发育和病毒侵染的调控

microRNA (miRNA)是一类在真核生物中广泛存在的大小约22 nt的非编码小分子单链RNA, 它可以通过对靶标RNA的剪切或抑制靶标RNA的翻译调控靶标基因的表达. miRNA不仅参与了植物器官的形态建成, 还参与调控植物的信号转导系统等与生长发育相关的基因表达调控过程. 与植物抗病毒RNA沉默途径一样, miRNA途径也受到病毒沉默抑制子的干扰. 本文简述了miRNA介导的RNA调控途径和siRNA介导的RNA沉默路径的异同, 并对近几年miRNA在植物生长发育调控以及与病毒相互作用的研究进展进行了综述, 以求进一步理解真核生物基因表达调控的多层次性及复杂性.     

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。     

miR156介导的高等植物年龄途径研究进展

自然界生命体的生长发育和形态建成都与"年龄"密不可分."年龄"是一个不可逆的过程,所有生物都将经历幼年期到成年期,最终走向衰老和死亡.在植物体内,一个小分子RNA,miR156控制了幼年期到成年期的转化,它是目前唯一已知的年龄分子标记.miR156的表达量随着年龄的增长而逐渐减少,调控了植物生长发育和环境应答等多个过程.本文综述了植物体内miR156介导的年龄途径的最新研究进展,以及年龄调控miR156表达的分子机制.     

调控基因表达的miRNA

近年来, 在小分子RNA中发现了一类与调节基因表达密切相关的分子micro RNA (miRNA). miRNA由内源性基因编码, 可通过诱导mRNA的切割降解, 翻译抑制或者其他形式的调节机制抑制靶基因的表达. 寻找这类调节分子及其靶基因已成为研究的热点. 我们试图回顾miRNA的研究历史, 简介miRNA 分子的检测方法, 介绍 miRNA 在基因组中的位置、miRNA靶基因的搜寻、miRNA生物功能的鉴定, 并探讨miRNA的作用机制, 最后展望 miRNA 在调控生命体的发生、生长、发育和分化等方面的重要作用. 可以预测, 全部miRNA基因功能的鉴定必将给人们对生命体的研究带来新的理念、方法和思路.     

辅酶类核开关的种类、结构和调控机制研究进展

核开关是一类保守的RNA元件,可以通过特异性识别小分子配体来开启或关闭下游相关基因的表达,进而调控细胞的生命活动。目前已鉴定出近60种核开关,它们分别识别不同的代谢物或小分子配体。随着这些核开关的发现,它们的序列特征、高级结构以及调控机制逐渐成为核开关领域的研究热点。截至目前,大部分核开关的三维结构已经被解析,相关研究不仅阐明了这些核开关对配体的特异性识别方式,还从分子层面阐释了其对下游基因表达的调控机制,为开发核开关相关应用提供了重要的研究基础。文章综述了目前已鉴定的核开关的种类和主要功能,详细探讨了辅酶类核开关的三维空间结构和配体识别机制,并展望了核开关的研究前景及潜在应用。     

从反义RNA到RNA干扰

2002年12月 ,美国《科学》杂志评选出了2002年度的十大科技突破 ,其中名列榜首的一项称之为小分子双链RNA干扰技术。而时隔仅一年 ,这项技术又被《科学》杂志评为2003年度世界十大科技突破之一。科学家们认为小分子RNA干扰现象的发现和作为一项高效、高特异性地关闭特定基因表达的新技术 ,将为基因功能的研究提供一种快速、简便的全新方法 ,对功能基因组研究与人类疾病的基因治疗带来革命性的变革。那么 ,什么是小分子双链RNA干扰呢 ?从反义RNA谈起大肠杆菌是我们所熟知的与人类生活息息相关的肠道细菌。每个大肠杆菌都只有一个细胞 ,…     

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...     

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.     

黄瓜花叶病毒卫星RNA-1的cDNA合成、克隆及序列分析

1976年Kaper等发现黄瓜花叶病毒(CMV)的某些株系中伴随有小分子的卫星RNA,它依赖而又抑制CMV的复制,可以说是CMV的分子寄生物。它的存在还影响病毒引起的症状,有的可以加重,但大多数情况下明显减轻症状。因此研究卫星RNA的结构和功能在理论上有助于搞清它对其相应的辅助病毒依赖和抑制的本质,我们已大面积应用卫星RNA防     

粟酒裂殖酵母一个新的box C/D snoRNA的鉴定、功能分析及进化意义

通过筛选粟酒裂殖酵母核内小分子RNA的cDNA文库，获得了一个新的小分子RNA序列。该RNA具有典型的box C/D snoRNA的保守元件和结构特征，并具有一段与25S rRNA互补的、长度为10个核苷酸的反义序列，推测其可指导25S rRNA G940 位点2’-O-核糖甲基化修饰。经dNTP浓度依赖性引物延伸实验验证，G940确实为2’-O-核糖甲基化修饰位点。功能元件比较分析揭示该snoRNA的上游反义序列与酿酒酵母snR60 的下游反义序列同源，故命名为snR60-Ⅱ。snR60-Ⅱ基因位于一个非编码RNA基因的内含子中，其产物由宿主基因转录后的RNA前体加工而来。这是酵母snoRNA由非编码RNA基因内含子编码的首次报道。通过计算机分析，本研究还从真菌和果蝇中分别发现了一批酵母snR60功能同源分子。在不同生物中，snR60存在独立基因编码、内含子编码和多顺反子转录等多种基因组织形式，表明snR60在进化过程中具有高度的移动性。     

RNA干扰途径调控南方水稻黑条矮缩病毒在介体白背飞虱体内的持久侵染

南方水稻黑条矮缩病毒(SRBSDV)由介体白背飞虱以持久增殖型方式传播,但有关病毒在介体内高效增殖的机制仍不明确.RNA干扰(RNAi)是昆虫保守的抗病毒免疫途径.为了探索SRBSDV在介体白背飞虱体内的持久增殖是否受到RNAi抗病毒免疫途径的调控,本研究采用小分子RNA深度测序发现SRBSDV侵染白背飞虱培养细胞后诱导产生病毒来源的主要长度为21和22 nt的小分子RNA,暗示病毒侵染可激活RNAi反应.在白背飞虱及其培养细胞中通过dsR NA处理干扰RNAi途径中的关键组分Dicer2和Argonaute2基因表达后,SRBSDV的侵染率和积累量显著提高,带毒昆虫的存活率下降、寿命减短.因此,RNAi途径具有调控SRBSDV在介体白背飞虱体内的持久侵染、控制植物病毒在介体昆虫内过度积累从而避免病毒对昆虫造成不利影响的作用.     

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。     

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。     

果蝇3个新的小分子非编码RNA的鉴定

通过比较基因组和分子生物学方法分析了果蝇属中5种果蝇全基因组内含子区域的保守序列, 获得了3个新的非编码RNA基因. 其中一个为具有典型的box C/D家族保守元件及结构特征的核仁小分子RNA基因, 其功能序列可介导28S rRNA的C2673位点的核糖甲基化修饰. 另外两个为miRNA基因, 其转录序列可形成典型的miRNA前体茎环结构; 在果蝇发育的4个时期均可表达产生长度为23个核苷酸的成熟RNA分子. 结果还表明, 在长度为100~500 bp区间的黑腹果蝇基因内含子中存在396个多物种保守序列(MCIS), 这些序列除编码小分子RNA外, 还可能与影响基因转录或转录后加工的顺式元件有关.     

癌症治疗新思路-靶向肿瘤干细胞

肿瘤干细胞(cancer stem cell/tumor-initiating cell, CSC/TIC)是肿瘤组织中具有很强增殖能力、表现部分干细胞特性的细胞亚群, 在肿瘤对放化疗抗性的产生和癌症的复发中起关键作用. 目前用于靶向肿瘤干细胞的药物多为小分子抑制剂和融合蛋白. 以溶瘤腺病毒为载体携带外源基因表达的新型治疗策略-病毒基因疗法, 在各种抗癌方案中展现出明显的优势, 对实体瘤表现出很好的疗效, 将其应用于靶向肿瘤干细胞的治疗具有良好的发展前景. 根据肿瘤干细胞维持自身功能所依赖的分子机制, 人们制定了一系列行之有效的针对性治疗策略. 本文就目前针对肿瘤干细胞的靶向性治疗的研究进展作一评述.     

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     

氮杂穴醚配体及其金属配合物对小分子的识别及活化作用

分子识别定义为主体分子对客体分子的选择性结合过程. 有选择性地识别小分子一直是超分子化学中具有挑战性的研究课题. 氮杂穴醚配体及其金属配合物作为典型的主体分子得到了广泛的研究. 本文总结了氮杂穴醚配体及其金属配合物对各种小分子的识别作用, 介绍了新近报道的氮杂穴醚双核金属配合物在基于分子识别的基础上对小分子的活化作用, 展望了该领域的发展趋势.