小麦烯醇化酶基因ENO2的可变翻译分析和原核表达

【目的】鉴定重要农作物小麦(Triticum aestivum L.)上参与糖酵解的烯醇化酶家族成员ENO2编码基因TaENO2,分析TaENO2的可变翻译特征及产物蛋白的烯醇化酶活性。【方法】采用生物信息学方法鉴定小麦基因组中的TaENO2基因;选择1个TaENO2为代表,以原生质体为受体通过外源表达方法分析该基因的可变翻译产物,通过原核表达和亲和层析过程纯化该基因的重组蛋白产物并测定其烯醇化酶活性。【结果】小麦的六倍体基因组中含有3个部分同源的TaENO2基因,3个基因的产物蛋白含有保守的烯醇化酶活性中心,编码烯醇化酶蛋白序列第94位甲硫氨酸残基(M94)的ATG密码子(ATG^(M94))是潜在的内部可变翻译起始位点。在原生质体中,外源导入的TaENO2表达出定位于细胞质和细胞核的全长产物烯醇化酶和定位于细胞核的N端截短产物转录抑制因子TaMBP-1两种蛋白,而外源导入的突变ATG^(M94)后的TaENO2基因只表达全长产物烯醇化酶。获得了纯度较高的可溶性重组蛋白GST-TaENO2,该重组蛋白在体外能够催化由2-磷酸-甘油酸(2-PGA)向磷酸烯醇丙酮酸(PEP)转变的烯醇化酶反应。【结论】小麦基因组含有3个烯醇化酶ENO2编码基因TaENO2。在外源表达的情况下,TaENO2表现可变翻译特征,可分别从第一起始密码子和内部ATG^(M94)密码子处起始表达出全长形式的烯醇化酶蛋白和N端截短形式的TaMBP-1蛋白。原核表达的重组蛋白GST-TaENO2具有体外烯醇化酶活性。

人类可变翻译事件的研究

可变翻译事件是基因翻译过程中的一种非常重要的机制，它可以增加基因产物的多样性．虽然目前报道了一些可变翻译基因，但是这些研究提供的信息还十分有限，并不足以推广到整个基因组水平．已知的可变翻译的基因数目很少，因此对可变翻译机制的了解也是非常有限的，这就需要发现更多的可变翻译基因．然而，依靠传统的实验方法去发现可变翻译基因十分费时费力，因此通过系统地研究公共数据库中的大量已测序的蛋白质序列，并且预测了1237个蛋白质簇作为可变翻译基因．计人类基因组中大约有8％～10％的基因会发生可变翻译现象．这个结果大大地提高了可变翻译基因的数量级，意味着可变翻译在基因的翻译过程中是一个十分普遍的现象．

2019新型冠状病毒基因组的生物信息学分析

2019年12月,中国武汉报道了冠状病毒引起的肺炎,其临床症状与2003年爆发的严重急性呼吸综合征(Severe Acute Respiratory Syndrome,SARS)不同,因此推断该病毒可能是冠状病毒的一个新变种。不同于简单使用全基因组序列的其它研究,我们于2018年在国际上首次提出分子功能与进化分析相结合的研究思想,并应用于Beta冠状病毒B亚群(BB冠状病毒)基因组的研究。在这一思想指导下,本研究使用BB冠状病毒基因组中的一个互补回文序列(命名为Nankai complemented palindrome)与其所在的编码区(命名为Nankai CDS)对新发布的2019新型冠状病毒基因组(GenBank:MN908947)进行分析以期准确溯源,并对BB冠状病毒的跨物种传播和宿主适应性进行初步研究。溯源分析的结果支持2019新型冠状病毒源自蝙蝠,但与SARS冠状病毒差异巨大,这一结果与两者临床症状差异一致。本研究的最重要发现是BB冠状病毒存在大量的可变翻译,从分子水平揭示了BB冠状病毒变异快、多样性高的特点。从BB冠状病毒可变翻译中获取的信息可应用于(但不限于)其快速检测、基因分型、疫苗开发以及药物设计。另外,我们推断BB冠状病毒可能通过可变翻译以适应不同宿主。基于大量基因组数据的实证分析,本研究在国际上首次从分子水平尝试解释了BB冠状病毒变异快、宿主多且具有较强的宿主适应性的原因。