肽链释放因子识别终止密码子的机制

肽链释放因子(polypeptide release factor,RF)是参与细胞内蛋白质合成终止过程中新生肽链释放的一组重要的蛋白质,包括两类,即第一类肽链释放因子(classⅠrelease factor,RFⅠ)和第二类肽链释放因子(classⅡrelease factor,RFⅡ).关于第一类肽链释放因子识别终止密码子的机制和功能位点是目前分子细胞生物学领域的一个研究热点,第二类肽链释放因子作为一类GTP酶,在第一类肽链释放因子识别终止密码子和肽链释放过程中的协同作用也备受关注.近些年来,通过构建体内和体外的测活体系,对第一类肽链释放因子识别终止密码子的机制的研究取得了一些进展,提出了多种假说和模型,尤其是对第一类肽链释放因子的晶体结构及两类肽链释放因子复合体的空间结构的研究,为揭示真核生物细胞内蛋白质合成终止机制提供了直接的证据.

陆地棉线粒体nad6基因mRNA无常规终止密码子

植物线粒体nad6基因编码NADH(还原型辅酶Ⅰ)脱氢酶第6亚基,前期研究发现,该基因可能与棉花细胞质雄性不育相关,但该基因的转录情况尚不清楚.本研究利用PCR测序、Southern印迹方法发现,陆地棉线粒体基因组(mtDNA)中nad6基因长621 bp,且为单拷贝.RT-PCR及环化RT-PCR分析发现,其mRNA在终止密码子前-14或-15 nt处提前终止;虽然该基因mRNA编码区存在12处RNA编辑(C-U)位点,但并未产生新的替代的终止密码子;基因mRNAs尾端poly(A)处含有0、1、2或4个"A",也并未与前方相邻碱基凑成新的终止密码子,即:该基因mRNA无常规终止密码子(UGA,UAG,UAA).本研究结果提示,棉花线粒体nad6基因mRNA很可能有其它的终止密码子.针对这种情况对植物线粒体如何翻译无常规终止密码子的mRNA进行了讨论.

tRNA抑制子对转录因子NKX2.5提前终止密码子的通读

人类NKX2.5基因（NK2 homeobox 5，NKX2.5）提前终止密码子（Premature termination codon，PTC）突变会引起房间隔缺损、房室传导阻滞等先天性心脏病。目前，已报道的NKX2.5 PTC突变有8个（E109X、Q149X、Q170X、Q187X、Q198X、Y256X、Y259X和C264X）。为了检测tRNA抑制子是否对PTC突变诱导通读产生有功能的全长蛋白，文章将8个NKX2.5 PTC突变克隆到pcDNA3.1（-）载体，将NKX2.5全长和E109X、Q149X及C264X克隆到pEGFP-N1载体，形成NKX2.5-EGFP融合质粒。将NKX2.5-EGFP与对应的tRNA抑制子质粒分别或共转染后观察绿色荧光数量定性判断tRNA抑制子是否诱导通读。Western blotting检测通读后全长蛋白和截短蛋白表达并计算通读效率。Real-time PCR检测NKX2.5下游重要调控基因Cx43 mRNA的表达判断通读后蛋白功能。结果表明，文章成功构建了8个基于pcDNA3.1（-）的NKX2.5表达质粒、4个基于pEGFP-N1的质粒；tRNA抑制子tRNA am能有效通读Q149X、Q170X、Q187X和Q198X，且对后三者的通读效率均在50%以上；tRNA op能有效通读C264X，通读效率约50%左右；tRNA oc不能通读NKX2.5 PTC突变；各通读后样本Cx43 mRNA相对表达量增加7%~41.7%；tRNA am和tRNA op能有效通读NKX2.5 PTC突变，产生具有功能的全长蛋白，但tRNA抑制子对细胞的其他影响还不明确，有待于进一步观察。

真核基因起始与终止密码子旁侧序列特征分析

真核基因起始与终止密码子旁侧序列的特征对于确定cDNA开放阅读框架 (ORF)和预测基因组序列中的编码区 (CDS)非常重要。基于高质量RefSeq数据库 ,在较大数据规模下统计分析了起始密码子旁侧序列所具有的“Kozak规则” ,发现不同物种之间存在差别。同时分析了不同终止密码子旁侧序列的统计学特征 ,给出了相应的正则表达式。由于发现多种基因中存在同相位起始、终止密码子串联使用的情况 ,亦对此进行了讨论。

黑腹果蝇蛋白质编码区碱基分布与起始密码子及终止密码子的关系

对黑腹果蝇染色体上基因组进行统计分析,结果表明,蛋白质编码区(CDS)碱基分布具有不均匀性.对单核苷酸、双核苷酸及密码子的使用进行统计,结果表明,与起始密码子对应的组分中,NTG的使用倾向值相对高,终止密码子(TGA,TAA,TAG)对应的组合使用倾向值相对很低.由此得出结论:起如密码子对蛋白质编码区碱基的使用有一定的影响,终止密码子对蛋白质编码区碱基的使用具有较强限制作用.

中国大陆新发现丙型肝炎病毒3′非编码区终止密码子变异

目的获得全长中国大陆1b型丙型肝炎病毒(HCV)3′非编码区(3′UTR)cDNA,并分析一级结构的变异,为进一步研究其在HCV复制、翻译中的调控机制和开发新的抗HCV药物奠定基础。方法利用逆转录套式聚合酶链反应(RT-PCR)限制性内切酶长度多态性分析(RFLP)初步筛选出1例1b型HCV感染者,采用半套式RT-PCR法扩增出约400bp的cDNA片段,克隆测序。结果获得的全长1b型HCV3′端序列,由高变区、Poly(u)区、Poly(u/c)区及98碱基区4部分组成;首次发现终止密码子突变由TGA突变为TGG,可导致NS5B的翻译不能及时终止。结论半套式RT-PCR法可有效获得病毒基因组的全长末端序列;首次报道终止密码子突变导致NS5B区延长,3′UTR缩短。该发现对了解HCV的复制和翻译机制可能有一定的理论和实践意义。

第一类肽链释放因子C端结构域参与调控终止密码子的识别过程

真核生物蛋白质翻译终止过程中,第一类肽链释放因子(eukaryotic polypeptide release factor,eRF1)利用其N端结构域识别终止密码子。eRF1的N结构域中的GTS、NIKS和Yx Cxxx F模体对于终止密码子的识别发挥重要作用。但至目前为止,eRF1识别终止密码子的机制,尤其是对于终止密码子的选择性识别机制仍不清楚。我们构建了四膜虫(Tetrahymena thermophilia)eRF1的N端结构域与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)或裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)eRF1的M和C结构域组成的杂合eRF1,即Tt/Sc eRF1和Tt/Sp eRF1。双荧光素酶检测结果证实,两种杂合eRF1在细胞中识别终止密码子的活性具有显著差异。Tt/Sc eRF1仅识别UGA密码子,与四膜虫eRF1一致,具有密码子识别特异性;而Tt/Sp eRF1可以识别3个终止密码子,无密码子识别特异性。为解释这一现象,将Sp eRF1的C结构域中的1个关键的小结构域中的氨基酸进行突变,与Sc eRF1相应位点的氨基酸一致。分析结果显示,突变体Tt/Sp eRF1识别密码子UAA和UAG的性质发生显著变化,说明第一类肽链释放因子的C端结构域参与了终止密码子的识别过程。这提示,四膜虫eRF1识别终止密码子的特异性可能依赖于eRF1分子内的结构域间相互作用。本研究结果为揭示肽链释放因子识别终止密码子的分子机制提供了数据支持。

四膜虫eRF1识别终止密码子的功能结构域

原生动物的一些纤毛虫中终止密码子发生重分配现象,将1个或2个终止密码子翻译为氨基酸.目前对这一现象的发生机制仍无合理解释.近年来,对蛋白质合成终止过程中肽链释放因子(eukaryotic polypeptide release factor,eRF)结构和功能的深入研究,为揭示终止密码子的重分配机制提供了重要的线索.本实验以具有终止密码子识别特异性的四膜虫Tt-eRF1为研究对象,将其中与密码子识别有关的GTx、NIKS和Y-C-F关键模体(motif)引入识别通用终止密码子的酵母Sc-eRF1中,构建成各种嵌合体eRF1.利用双荧光素酶报告系统和细胞活性实验,分析关键模体及其周边的氨基酸对eRF1识别终止密码子性质的影响.结果表明,GTx和NIKS模体一定程度上决定eRF1识别终止密码子第1位碱基U和第2位碱基A;Y-C-F模体决定eRF1识别终止密码子UGA的第2位碱基G.模体内及其相邻氨基酸定点突变分析进一步支持以上结果.本研究推测,eRF1在进化过程中一些关键模体结构的改变决定其识别终止密码子的特异性,只能识别3个终止密码子中的1个或2个.随后,由于tRNA基因的突变产生阻抑性tRNA,促成终止密码子在原生动物纤毛虫中的重新分配.

大肠杆菌终止密码子前后序列碱基的统计分析

统计了大肠杆菌９８５个基因终止密码子前３１个碱基和终止密码子后３３个碱基在各个位点的碱基概率分布．发现终止密码子前３个碱基和终止密码子后３个碱基的概率分布与其它位点的概率分布有很大的差别．以ＴＡＡ结尾的基因序列和以ＴＡＧ或ＴＧＡ结尾的基因序列的碱基分布在终止密码子附近也有明显不同．我们又统计了高表达基因和低表达基因终止密码子前后序列的碱基分布，发现在紧邻终止密码子前后３个碱基范围内，某些碱基分布有明显的差别．还发现碱基Ｇ和碱基Ｔ的３周期分布贯穿整个编码区，碱基Ａ的３周期分布在编码终止区非常明显．

蛋白质编码区碱基分布与终止密码子的关系

对11种具有不同G+C含量的微生物基因组蛋白质编码区进行统计分析,结果显示蛋白质编码区3个密码子位碱基分布具有明显的不对称性,与终止密码子对应的一些单、双核苷酸出现的频率很低,由此得出结论:终止密码子对编码区碱基的使用起重要限制作用.

终止密码子位点及无义突变介导的mRNA降解途径抑制对抗早发性无义突变药物atalruen通读效率的影响

目的探讨终止密码子上下文结构和无义突变介导的m RNA降解途径(NMD)抑制对抗早发性无义突变(PTC)药物atalruen通读效率的影响。方法利用聚合酶链反应(PCR)定点突变的方法构建双荧光哺乳动物表达载体的早发性无义突变体p Ds Red-EGFPmtag-Y596X和p Ds Red-EGFPmtag-Y653X,转染哺乳动物细胞COS7,抗早发性无义突变药物atalruen,结合si RNA-upf1、放线菌酮(CHX)共同作用转染细胞,采用实时荧光定量PCR反应检测突变体上红色荧光蛋白(Ds Red)和绿色荧光蛋白(EGFP)的表达,测定通读效率。结果PTC突变体p Ds Red-EGFPmtag-Y653X对atalruen的促通读敏感性显著大于p Ds Red-EGFPmtag-Y596X;si RNAupf1和CHX抑制NMD对atalruen的促通读效率没有显著影响。结论 PTC位点的+4位核苷酸对于atalruen的促通读效率十分关键,该位置是胞嘧啶(C)的突变体敏感性要显著大于腺嘌呤(A);atalruen与常见促通读氨基糖苷类药物不同,不能协同NMD途径的抑制来促进早发性无义突变的通读。

肿瘤患者化疗后HBV的复燃：突变前核终止密码子和基础核心启动子的作用

携带突变的前核终止密码子（A1896）的HBV病毒株已被认为是在肿瘤患者化疗期间可能导致病毒复燃的易发因素。核心启动子（BCP）T1762／A1764突变的作用尚未完全确定。作者实验的目的在于观察病毒复燃后血清学标志物的改变，检测A1896和BCP的存在，并评价所应用的细胞毒性药物类型。本研究同顾性的筛选了8例在化疗后HBV复燃的肿瘤病人。化疗药物包括皮质类固醇，氟达拉滨和环磷酰胺／5可霉素。

早熟终止密码子通读治疗遗传性癌症综合征的研究进展

随着现代医学、分子生物学研究的不断进步以及肿瘤相关疾病的发病率逐年增高,几种遗传性癌症综合征近年越来越引起人们的关注。遗传性癌症综合征与基因突变所致早熟终止密码子（ premature termination codon, PTC ）有关。 PTC 与正常翻译的终止密码子结构相同,正常的终止密码子可以终止整个翻译过程,但 PTC 有时会有氨基酸替代其位置,形成自然的PTC的通读（ readthrough）,合成长度与正常蛋白质相同的肽链,有可能发挥其正常的生理作用[1-3]。近年来, PTC在肿瘤的发病机理和相关治疗方面的研究取得了进展,但关于肿瘤相关综合征的治疗目前还处于摸索和探讨阶段,本文综述PTC通读在遗传性癌症综合征治疗方面的研究进展,以期为肿瘤综合征的治疗提供新的思路和方法。

丙型肝炎病毒3′非编码区终止密码子变异

目的探讨中国大陆1b型丙型肝炎病毒(HCV)3'非编码区(3'UTR)一级结构的变异规律,为进一步研究其在HCV复制、翻译中的调控机制、开发新的抗HCV药物奠定基础。方法利用逆转录套式聚合酶链反应(RT-PCR)限制性内切酶长度多态性分析(RFLP)初步筛选出1b型HCV感染者,采用半套式RT-PCR法扩增出约400 bp的cDNA片段,克隆测序。结果获得了全长1b型HCV 3'端序列,发现终止密码子存在两种突变,由TGA突变为TAA或TGG,从而丧失了终止密码子功能,可导致NS5B的翻译不能及时终止。结论中国大陆1b型丙型肝炎病毒终止密码子存在多种突变,其中TGG突变可导致NS5B区延长,3'UTR缩短;该发现对了解HCV的复制和翻译机制可能有一定的理论和实践意义。

渗漏型UGA终止密码在植物病毒相关基因组中的作用

弱毒疫苗ToMV K的复制酶基因在 2 6 70 2 6 72核苷酸处发生UGA突变 ,研究表明该突变是导致病毒弱化的主要原因。通过ToMV K复制酶的突变区与其它具有UGA渗漏终止密码的植物ssRNA病毒基因组通读结构区的分析和比较 ,发现ToMV K和其它植物病毒的UGA渗漏与通读相关基因的共同特征 :CGG基元 ,通读区的α 螺旋结构和一些疏水氨基酸残基使UGA的通读成为可能。这些渗漏与通读的特征可能才是ToMV K致弱的根本原因。可以根据这一模式 ,探讨对其它植物ssRNA的病毒如PVX、PVY。

终止密码的多种解读方式——延伸还是终止?

在大多数生物体中,核遗传密码是通用的。真核生物核基因组中已发现的非标准遗传密码的使用非常少。大多数非标准遗传密码通常是将1种或者2种终止密码子重新分配为有义密码子,至少保留1种密码子作为翻译终止信号。然而,近期有研究发现,在2种纤毛虫中,所有3种终止密码子既可编码氨基酸,又可作为翻译终止信号;此外,基于转录组的分析表明,在游仆虫的读码框内终止密码子处存在广泛的编程性核糖体移码现象。这些发现提示,终止密码子具有多种解读方式,其翻译终止过程可能依赖某些未知的调控元件。本文基于近期发现的纤毛虫中终止密码子模糊使用的现象,重点讨论了这些生物区分有义"终止"密码子和真正终止密码子的分子机制。对于这些生物体中终止密码子使用的特殊性及翻译终止的研究,将有助于深入理解真核生物中的翻译终止及基因表达调控的分子机制。

蛋白质合成终止的研究进展

蛋白质合成终止的研究进展于长春，程焉平，王庆华（四平师范学院生物系，四平１３６０００）（山东大学生物系，济南２５０１００）关键词蛋白质合成，释放因子，终止密码子在过去５年中，对蛋白质合成终止取得了一些新的认识。当然，多数结果是由研究Ｅ．ｃｏｌｉ取得的...

几种模式生物密码对的偏好模式分析

目的:从进化的角度研究古菌、细菌和真核生物基因组中密码对的使用,得到密码对使用与生物进化的可能的规律。方法:生物统计学。结果:首先,比较了编码序列中密码对出现频数的观测值与理论值之差的分布,发现这种分布基本是随机的;其次,这个分布也表明密码对的使用普遍具有偏好性,且不同物种所偏好的密码对和偏好的程度是不同的;第三,终止密码对的使用也存在偏好性,对于同一个密码子与不同的终止密码组合时,其观察值与理论值的关系依赖于终止密码子的类型。结论:结果表明密码对的使用与基因组进化存在相关性。

重建线粒体密码表的进化关系

基于距离幅定义规则,重建标准表与线粒体非标准密码表的进化树.研究发现,氨基酸与终止信号间的无义突变及其逆过程是重建进化树的关键因素.尽管氨基酸与终止信号的理化距离很大,但它们之间发生的突变比较频繁,而且在密码表的诸密码子之间存在干涉现象.密码进化总体上趋向于终止密码子减少的方向,可以用距离幅的正负反映其方向性.

遗传密码的扩展

生物的遗传信息都贮存在各自的基因组中,而组成基因组的碱基只有4种：ATGC（RNA中U替代了T）,即4种碱基的不同排列组合形成了不同的基因和基因组。遗传密码共有64个密码子,其中还包括终止密码子和简并密码子,所以,实际编码20种氨基酸的密码子不到64种。在漫长的生物进化过程中,这4种碱基的排列组合有变化,但没有更多碱基的参与,自然界的生物均是如此,概莫能外。