深度挖掘肝细胞癌中遗传变异对可选择性多聚腺苷酸化的影响

目的通过整合组学和临床信息,深度挖掘肝细胞癌中重要的可选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)数量性状基因位点(alternative polyadenylation quantitative trait locus,apaQTL),并研究这些重要位点相关的下游靶基因及上游RNA结合蛋白(RNA-binding protein,RBP)。方法从SNP2APA数据库下载泛癌顺式和反式apaQTL数据,用R语言分析肝细胞癌apaQTL的分布特征。根据位置提取apaQTL上下游50 bp范围内的序列,使用STREME进行特征基序富集,进一步结合肝细胞癌临床信息,筛选改变基序和临床预后相关的apaQTL。利用Tomtom挖掘潜在调控APA的上游RBP,并通过ENCODE以及TCGA预后数据分别验证RBP在APA调控和肝细胞癌发生发展中的重要性。将apaQTL和表达数量性状位点(expression quantitative trait locus,eQTL)进行共定位,并结合差异表达和预后分析,筛选影响表达和预后的apaQTL和下游靶基因。结果通过对肝细胞癌apaQTL进行特征分析,发现肝细胞癌顺式apaQTL在其他癌症中广泛出现,而反式apaQTL在肝细胞癌中具有特异性。通过对apaQTL进行基序分析,筛选出20个可以改变多聚腺苷酸化基序的apaQTL。其中rs16742可以生成新的多聚腺苷酸化基序,从而导致赖氨酰-tRNA合成酶(leucyl-tRNA synthetase,LARS)基因的转录本增长。进一步分析表明,rs16742与肝细胞癌的预后相关。通过预测新的apaQTL基序和上游靶基因,并结合外部数据验证,发现RBP聚(RC)结合蛋白2[poly(RC)binding protein 2,PCBP2]参与肝细胞癌APA事件的调控,并与预后相关。进一步分析表明,预后显著的apaQTL rs115865883和rs150628203可能影响PCBP2与转录本的结合。通过apaQTL和eQTL共定位分析,筛选出30个潜在的影响表达和肝细胞癌发生发展的apaQTL和下游靶基因。结论研究发现了一系列功能性肝细胞癌apaQTL及下游靶基因,基于apaQTL相关分析,发现RBP PCBP2可调控肝细胞癌的APA事件及预后。

可选择性多聚腺苷酸化与肿瘤的相关研究进展

可选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation, APA)普遍存在于真核生物中。具有多个APA位点的基因,可产生结构不同和长度不一的mRNA异构体。不同的异构体可通过miRNA和RNA结合蛋白等影响转录本的稳定、细胞定位和翻译效率等,从而影响转录组和蛋白组的表达。十多年来的研究,特别是高通量测序技术的应用,拓宽了笔者对APA参与调控的重要生物学过程的认识,如肿瘤的发生和转移、疾病、动物发育、免疫应答和神经反应等。本文将从APA机制对转录本产生的影响、组织特异性表达、以及APA对疾病的响应,特别是APA在肿瘤中的作用进行综述,并探讨APA调控的未来研究趋势。

可选择性多聚腺苷酸化参与的应激调控在结直肠癌发生发展中的作用

随着中国人群肿瘤发病率和死亡率不断攀升,癌症已成为我国城乡居民的主要死因,其中结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是肿瘤相关致死的第二高发疾病。探究CRC发生发展机制、寻找新的肿瘤治疗方式对CRC治疗及预后具有重要意义。CRC发生发展与多种因素密切相关,其中可选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)参与的应激调控在肿瘤发生发展中具有重要作用。文章就APA、应激与CRC的网络关系,RNA结合蛋白参与的APA过程在应激及肿瘤发生发展中的作用进行综述。

可选择性多聚腺苷酸化的生物学功能

可选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)是一种普遍存在于真核生物中的基因调控机制。APA事件的发生能使一个基因产生多种mRNA转录本,从而增加转录本的复杂度。选择不同的多聚腺苷酸化位点可以使不同的转录本具有不同的编码序列,或具有不同长度的3'端非翻译区(3'untranslated region,3'UTR)。不同长度的3'UTR可引起RNA结合蛋白或微小RNA(miRNA)的结合位点发生变化,进而影响mRNA的稳定性、定位和翻译效率。近年来,APA的研究涉及APA的形成过程、调控APA的机制以及APA对生物学过程和疾病的影响。该文对APA的上述研究进展进行了综述。

水稻OsJMJ718基因可选择性多聚腺苷酸化序列的克隆及生殖发育期表达模式

可选择性多聚腺苷酸化是真核生物重要的基因调控机制之一,通过形成不同长度的3'端非翻译区影响信使RNA的稳定性、定位和翻译效率,从而增加转录本的复杂度。已有研究表明,拟南芥(Arabidopsis thaliana)中参与DNA去甲基化调控IBM1基因的可选择性多聚腺苷酸化加工受染色质调节因子EDM2调控,从而影响拟南芥基因组数千基因的CHG甲基化水平,但该类调控机制是否在其它物种中同样存在仍然未知。以水稻(Oryza sativa)基因组中IBM1同源基因Os JMJ718为研究对象,利用生物信息学分析和3'RACE实验,发现IBM1同源基因也存在可选择性多聚腺苷酸化修饰,Os JMJ718基因可能存在9个可选择性多聚腺苷酸化序列。序列比对分析表明,NCBI网站现存日本晴Os JMJ718基因组3'末端序列与9522和明辉63等其它生态型基因组序列组成可能不同。荧光实时定量PCR分析表明,Os JMJ718的9个转录本在水稻生殖发育阶段呈现不同的动态表达模式,其中TVX5转录本表达量最高。研究获得的Os JMJ718基因可选择性多聚腺苷酸化序列信息及相关的表达模式分析为进一步揭示水稻Os JMJ718基因的可选择性多聚腺苷酸化分子机制和生物学功能奠定了基础。

高通量测序技术在可选择性多聚腺苷酸化研究中的应用

可选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)在基因表达调控中起着重要的作用。位于最后一个外显子的APA可以产生具有不同3'UTR长度的mRNA异构体,在细胞中可影响信使RNA(messager RNA,mRNA)的稳定性、翻译效率、转运及亚细胞定位等。随着第二代高通量测序技术的发展,研究人员近年来发展了许多高通量测序文库制备方法,对全基因组APA进行测序和分析。综述了当前研究全基因组水平APA的技术,并且总结了APA与一系列关键生物现象的关系,包括免疫应答、神经反应、胚胎发育和肿瘤发生等。随着APA研究的深入,APA越发成为新的基因转录与翻译调控的研究热点。

转录后选择性多聚腺苷酸化调控与糖尿病肾病

选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)作为重要的转录后调控机制,是真核细胞mRNA成熟过程中,由于不同多聚腺苷酸化信号位点的选择导致一个基因产生多个3’UTR序列长度不同的转录异构体,其中pre-mRNA序列中的顺式调控元件、对应的反式作用因子,例如细胞核中多种酶和蛋白因子等共同参与APA调控。研究发现,APA机制参与多种生理、病理进程,主要通过改变3’UTR序列长度影响对应反式作用因子的调控作用,进而调节mRNA定位、稳定性、翻译效率及蛋白的定位等。本文将系统阐述转录后APA的作用机制和研究现状,并结合新近研究进展,探讨APA在糖尿病肾病研究中的前景。

可变多聚腺苷酸化在肿瘤中的研究进展

可变多聚腺苷酸化(Alternative Polyadenylation, APA)作为一种转录后调控机制,其在基因表达调控中的作用越来越受到重视。近期的许多研究发现APA在肿瘤的发生发展和耐药机制中发挥着重要作用。本文主要总结了APA在基因表达调控和癌症等疾病中的功能作用和新的APA相关的研究方法和数据库。

选择性多聚腺苷酸化的生物学效应及其调控机制研究进展

真核生物基因的前体mRNA(pre-mRNA)及一些lncRNA在成熟过程中其3'端会发生剪切和多聚腺苷酸化反应(cleavage and polyadenylation, C/P),C/P的发生需要多聚腺苷酸化信号(polyadenylation signal, PAS)的存在。选择性多聚腺苷酸化(alternative cleavage and polyadenylation, APA)是指具有多个PAS的基因,在其mRNA3'端成熟过程中,由于选择不同的PAS,导致产生出多个3'UTR长度和序列组成不同的转录异构体。3'UTR长度和序列的不同会影响mRNA的稳定性、翻译效率、运输和细胞定位等,因此APA是真核生物的一个重要转录后调控方式。近年来,对大量动物、植物及酵母的基因组测序分析发现,APA在真核生物广泛存在,针对APA的生物学效应和调控机制开展了一系列研究。目前已鉴定出许多APA调控的顺式调控元件和反式作用因子。本文重点介绍了APA生物学效应和调控机制的最新研究进展,并探讨了未来APA调控的研究方向。

选择性多聚腺苷酸化在心血管疾病中的研究进展

选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)作为一种mRNA转录后水平的调控机制普遍存在于真核生物中。mRNA成熟的重要步骤之一即前体mRNA(pre-mRNA)在3′非编码区(3′UTR)的多聚腺苷酸化位点进行核内剪切并添加一个多聚腺苷尾[poly(A)尾]。大多数人类基因在3′UTR具有一个以上的多聚腺苷酸化位点,这些位点的交替使用可生成具有不同3′UTR长度的mRNA异构体[1]。

前体mRNA的选择性多聚腺苷酸化与人类疾病

真核细胞的前体mRNA必须经过复杂的加工过程才能成熟,包括5’端加帽、剪接和3’端加工,其中3’加工包括3’端的切割和多聚腺苷酸化.该过程由前体mRNA上的顺式作用元件以及多个蛋白质因子控制.组成哺乳动物前体mRNA3’端加工机器的核心蛋白质复合体有切割和多聚腺苷酸化特异性因子、切割刺激因子、切割因子Ⅰ和切割因子Ⅱ.其他因子包括poly(A)聚合酶、poly(A)结合蛋白、偶对蛋白(symplekin)等.哺乳动物基因通常含有多个ploy(A)位点,选择性多聚腺苷酸化不仅可产生具有不同长度3’UTR的mRNA异构体,还可能改变基因的CDS区.作为真核生物基因表达调控的关键机制,选择性多聚腺苷酸化在细胞生长、增殖和分化中起着重要作用.本文综述了哺乳动物前体mRNA的3’端加工过程,3’端加工机器的组成及功能,探讨了选择性多聚腺苷酸化在多种人类疾病中的作用机制,以期为读者带来一些新的见解.

胞质内多聚腺苷酸化调控造血干祖细胞发育

据恒健2023年2月14日[Proc Natl Acad Sci U S A,2023,120(7):e2212212120-e2212212120.]报道,中国科学院动物研究所刘峰团队和北京基因组研究所杨运桂课题组研究发现,在斑马鱼早期胚胎发育过程中,Cpeb1b介导的shha m RNA胞质多聚腺苷酸化能增强其翻译效率,从而提高Shha蛋白水平。Shha蛋白通过激活Hedgehog-Vegf-Notch信号轴来促进生血内皮细胞的特化,进而维持正常的造血干祖细胞(HSPC)产生过程。

胞质多聚腺苷酸化成分结合蛋白与肿瘤相关研究进展

0引言胞质多聚腺苷酸化成分结合蛋白（cytoplasmicpolyadenylation element-binding proteins,CPEBs）是一组高度保守的介导mRNA胞质多聚腺苷酸化和翻译的RNA结合蛋白,它能够促进多聚腺苷酸化诱导的翻译过程并能够介导包括干细胞发育、细胞分化和细胞衰老、突触可塑性等过程。最初的研究表明其作用主要在于促进卵母细胞及神经元细胞中多聚腺苷酸化的翻译过程。

多聚腺苷酸信号缺陷病毒捕获宿主序列导致细胞转化

目的 :通过人工改变逆转录病毒多聚腺苷酸化信号 ,检测病毒转录能否产生病毒 宿主融合转录产物及其是否具有转化细胞的能力 ,探讨病毒致癌的机制。方法 :用分子生物学技术人工定点突变鼠逆转录病毒多聚腺苷酸化信号 ,使之产生多聚腺苷酸缺陷性病毒 ;用该病毒转染大鼠REF 1细胞 ,并用G418筛选抗性细胞。通过Northernblot方法检查通读RNA的表达 ;通过细胞形态和软琼脂集落形成实验检测细胞的转化。结果 :多聚腺苷酸化信号缺陷病毒PS可在CRIP包装细胞形成病毒 ;用该病毒感染大鼠REF 1细胞 ,可捕获下游宿主细胞序列 ;多聚腺苷酸化信号缺陷病毒感染的REF 1混合细胞中的部分细胞可使REF 1细胞集聚能力增强 ,在软琼脂中以集落式生长。结论 :多聚腺苷酸信号缺陷病毒感染REF 1细胞后可通过表达病毒 宿主通读RNA激活下游宿主序列使细胞发生转化 。

干扰胞质多聚腺苷酸化元件结合蛋白CPEBs对胶质瘤干细胞侵袭力的影响

目的分析干扰胞质多聚腺苷酸化元件结合蛋白(cytoplasmic polyadenylation element-binding protein,CPEBs)对胶质瘤干细胞(glioma stem cells,GSCs)侵袭力的影响。方法对GSCs进行原代培养,分为实验组、对照组及空白组,实验组接受CPEBs干扰处理,对照组接受空载体转染,空白组正常培养,通过细胞侵袭实验比较各组细胞侵袭力的变化。结果通过Western blot检测可见,siRNA-3对CPEBs干扰效果最佳;显微镜下可见,受慢病毒感染的实验组细胞呈绿色荧光表达,表达率70%以上;Western blot检测可见,受慢病毒感染的实验组CPEBs蛋白表达量显著低于对照组与空白组(P<0.05);处理48h后,实验组细胞凋亡率达到21.43%,显著高于空白组的0.51%及对照组的1.43%(P<0.05);MTT检测结果可见,处理3d后,实验组细胞生长速度显著降低,且低于对照组与空白组(P<0.05);Transwell侵袭实验结果示,实验组细胞穿膜数量显著低于对照组与空白组(P<0.05)。结论干扰CBEPs后胶质瘤干细胞生长、增殖、侵袭能力均得到大幅度抑制,为胶质瘤的靶向治疗提供了新的靶点研究方向,有望在改善胶质瘤患者预后方面发挥重要作用。

中华蜜蜂酚氧化酶和丝氨酸蛋白酶相关基因及其全长转录本发掘与分析

为深入开展中华蜜蜂相关研究提供参考信息和基础,利用已获得的纳米孔(Nanopore)测序数据对中华蜜蜂Apis cerana cerana的酚氧化酶(phenoloxidase,PO)和丝氨酸蛋白酶(serine protease,SP)相关基因和全长转录本进行发掘和分析。通过Blast工具将中华蜜蜂所有全长转录本比对KEGG和Nr数据库以筛选出PO和SP相关基因和全长转录本。采用gffcompare软件将PO和SP相关全长转录本与东方蜜蜂参考基因组(ACSNU-2.0)已注释基因进行比较以优化结构。使用Astalavista软件鉴定PO和SP相关基因的可变剪接(alternative splicing,AS)事件,再利用IGV浏览器进行结构可视化。通过PCR验证AS事件的真实性。利用TAPIS pipeline预测和分析可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)位点,并通过TBtool软件鉴定APA位点上游的基序(motif)。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因与146条转录本。优化了16个参考基因组已注释PO和SP相关基因的结构,其中5′端延长和3′端延长的基因均有7个,5′端和3′端同时延长的基因有2个。鉴定到PO和SP相关的10个基因的389次AS事件,其中最丰富的AS类型是5′端可变剪接。PCR结果证实了2次AS事件的真实性。共鉴定到34个PO和SP相关基因含有1个及以上的APA位点,其中含有3个APA位点的基因数量最多;在APA位点上游鉴定到多个motif,一致性序列为:GGHKSYWSHHTRATWTCNBHDMRRYWYRTNYTVACNGCKGCDCAYTGYR。鉴定到中华蜜蜂PO和SP相关的42个基因和146条全长转录本,优化了东方蜜蜂参考基因组已注释的PO和SP相关基因结构,并发掘出PO和SP相关基因的389次AS事件和237个APA位点。

H9N2亚型AIV NA基因多聚腺苷酸化信号位点对病毒复制的影响

H9N2亚型禽流感病毒NA基因vRNA 5′端的多聚腺苷酸化信号位点具有多样性,突变发生时,该位点失去与聚合酶的结合能力或结合能力减弱,阻碍多聚腺苷酸化过程,影响病毒mRNA的转录过程。为探究H9N2亚型禽流感病毒NA基因5′端多聚腺苷酸化信号位点处5个或6个连续的尿嘧啶(U_(5)或U_(6))碱基对病毒生物学特性的影响,以一株四川分离株A/Chicken/China/Sichuan/CQY/2014(H9N2)为骨架的反向遗传系统构建突变株。结果显示,含U_(5)的H9N2突变株(rCQYU_(5)-H9N2)的血凝效价、TCID_(50)和EID_(50)滴度均高于含U_(5)的H9N2突变株(rCQYU6-H9N2),但生长曲线无显著差异,表明H9N2 NA基因5′端多聚腺苷酸化信号位点U_(5)或U_(6)结构均不影响病毒的拯救,但U_(5)有助于提高病毒在鸡胚与细胞中的复制滴度。本实验研究结果可为H9N2亚型禽流感病毒的复制机理等研究提供参考。

细胞质多聚腺苷酸化元件结合蛋白4、缺氧诱导因子-1在脑胶质瘤中的表达及对患者术后复发的预测作用

目的探讨细胞质多聚腺苷酸化元件结合蛋白4(CPEB4)、缺氧诱导因子-1(HIF-1)在脑胶质瘤中的表达及对患者术后复发的预测作用。方法收集149例脑胶质瘤患者的肿瘤组织及癌旁正常组织。比较肿瘤组织及癌旁正常组织中CPEB4、HIF-1的表达情况,术后对患者随访1年,记录复发情况,比较复发与未复发患者脑胶质瘤组织中CPEB4、HIF-1的表达情况,并分析脑胶质瘤患者术后复发的影响因素。结果脑胶质瘤组织中CPEB4、HIF-1阳性表达率均明显高于癌旁正常组织,差异均有统计学意义(P﹤0.01)。术后复发患者脑胶质瘤组织中CPEB4、HIF-1阳性表达率均高于未复发患者,差异均有统计学意义(P﹤0.05)。Logistic回归分析显示,肿瘤直径≥5 cm、CPEB4阳性表达、HIF-1阳性表达均为脑胶质瘤患者术后复发的独立危险因素(P﹤0.05)。结论CPEB4、HIF-1在脑胶质瘤组织中阳性表达率均明显增高,是脑胶质瘤患者术后复发的危险因素,临床可通过检测两种指标为脑胶质瘤患者的预后评估提供参考。

植物所科研人员揭示mRNA多聚腺苷酸化在生长素和植物发育中的作用机理

2018年12月12日,中国科学院植物研究所程佑发研究组与美国加州大学圣地亚哥分校赵云德研究组、中科院遗传发育所曹晓风研究组合作,揭示了mRNA多聚腺苷酸化在生长素和植物发育中的作用机理。研究人员通过分子遗传学、细胞生物学和基因组学等手段,分离得到一个对生长素不敏感的拟南芥突变体atcstf77,发现其具有严重的生长和发育缺陷。

选择性多聚腺苷酸化在生物学过程中功能的研究进展

选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)在基因表达调控、发育、分化、转化和增殖过程中具有重要作用。文章综述了APA在细胞激活与增殖、发育和分化代谢调控中的功能,同时也综述了microRNAs和APA相互作用的调控网络关系,对了解APA对真核生物的生命活动具有重要的生物学意义。