RNA病毒翻译调控元件——内部核糖体进入位点(IRES)

真核生物大多数蛋白质合成采用了依赖帽子结构的翻译起始方式.但一组缺乏帽子结构的RNA病毒的蛋白质合成起始是依赖其5′端非翻译区(untranslated region,UTR)翻译调控的顺式作用元件———内部核糖体进入位点(internal ribosome entry site,IRES).它们能够在一些反式作用因子的辅助下,招募核糖体小亚基到病毒mRNA的翻译起始位点.目前,依赖IRES元件翻译起始的RNA病毒在哺乳动物,无脊椎动物及植物中均有发现.因此,对RNA病毒IRES元件的深入研究,不仅有助于阐明相关疾病的发生机理,而且为工业应用和疾病治疗提供借鉴意义.本文对RNA病毒IRES元件发现、分类、结构与功能等作了综述.

内部核糖体进入位点(IRES)调控多种癌细胞系中尾型同源盒转录因子2的翻译

尾型同源盒转录因子2(caudal type homeobox transcription factor 2,CDX2)促进肠癌细胞增殖,并具有致瘤的潜能。然而,对于CDX2翻译水平的调控机制研究甚少。本研究基于转染及报告酶活性分析结果,首次证明CDX2 5'非翻译区(5'untranslated region,5'-UTR)存在内部核糖体进入位点(internal ribosome entry site,IRES),并通过IRES在HEK293细胞以及肝癌、肠癌和卵巢癌等肿瘤细胞株中介导翻译起始。IRES介导的翻译机制与经典的帽依赖翻译途径(cap-dependent translation)不同,在一些IRES反式作用因子(IRES trans-acting factors,ITAFs)的作用下,不需要帽状结构,IRES可以直接招募核糖体小亚基,起始翻译。同时,肿瘤细胞内IRES介导的翻译方式可能是引起蛋白质异常表达的原因之一。通过Western印迹检测CDX2在4种肿瘤细胞系中的表达,发现CDX2的IRES活性与其在肿瘤细胞中蛋白质表达量正相关,其活性在耐药型卵巢肿瘤细胞株中最高。此外,CDX2 IRES元件的5'端截短及报告酶活性分析证明,CDX2 5'-UTR的活性中心位于68~147碱基之间,而位于5'末端的67个碱基形成一个远端茎环,抑制全长IRES的活性。定点突变68~147活性区域的实验结果揭示,3个茎环结构域(68GCCGGC73,88GCCAG92和114CUCUG118)是IRES元件中不可或缺的部分。上述结果证明,CDX2 5'-UTR具有IRES活性,其活性依赖于二级茎环结构。因此,可以针对特殊的茎环结构域进行研究,使之成为肿瘤药物作用靶点。

HCV内部核糖体进入位点(IRES)结构域Ⅲ中连接点的位置对其三级结构形成的影响

丙型肝炎病毒(HCV)结构含有一个内部核糖体进入位点(IRES);该位点是一段高度保守序列,坐落于mRNA的5'-非翻译区域(5'-UTR).目前,对IRES的三级结构及相关功能研究较少.本实验通过聚丙烯酰胺凝胶电泳和放射显影技术,研究在不同离子浓度、不同RNA浓度条件下,IRES结构域Ⅲ的连接点(junction)在不同位置时对结构域Ⅲ形成的影响,以及不同的结构域Ⅱ与结构域Ⅲ的相互作用关系.实验结果表明,HCV的IRES结构域Ⅲ连接点位置对结构域Ⅲ的形成至关重要,连接点位置不同,则结构域Ⅲ形成的结构不同.因此,在HCV的疫苗和相关药物设计中,可以针对结构域Ⅲ连接点进行研究,使之成为疫苗或药物作用靶点.

内部核糖体进入位点(IRES)调控细胞血清饥饿应激条件下PRDM13的翻译

PRDM13是锌指蛋白转录抑制因子（positive regulatory domain zinc finger protein,PRDM）家族中的一员,其在细胞分化、肿瘤的发生和恶性转化中起着重要的作用。而对于PRDM13基因侧翼序列是否含有内部核糖体进入位点（internal ribosome entry site,IRES）及其功能所知甚少。本研究对PRDM13 5＇端的非翻译区（5＇UTR）进行IRES结构与功能分析,探索其在细胞血清饥饿应激条件下对PRDM13翻译的影响。实验发现,在血清饥饿的条件下,肝癌细胞Bel7402/WT中PRDM13的蛋白质水平增加,但是其mRNA水平基本没有变化。将PRDM13 5＇UTR的序列插入双顺反子的报告载体（pRL-FL）中,并且将构建的载体（pRL-PRDM13-FL）转染进细胞中,结果显示,PRDM13 5＇UTR含有IRES,且发现PRDM13 5＇UTR中的105 nt（53~157）对其IRES的功能至关重要。在帽依赖的翻译（cap-dependent translation）机制被抑制时,IRES这种机制可有效维持PRDM13蛋白合成。本研究提供了在细胞压力条件下调节PRDM13蛋白合成的一种新的解释。

口蹄疫病毒基因组内部核糖体进入位点一级和二级结构分析

以口蹄疫病毒 (foot-and -mouthdiseasevirus,FMDV)强毒China/ 99株牛舌水泡皮为材料 ,用RT -PCR法提取RNA及扩增目的cDNA ,然后与 pGEM -TEasy载体连接并转化JM10 9菌株 ,再经重组质粒电泳、PCR和 EcoRI酶切鉴定。用DNAstar软件比较了内部核糖体进入位点 (IRES)的序列差异 ,并用RNAdraw软件绘制和分析了该区段的二级结构。 8株FMDVIRES核苷酸序列比较表明该区段较为保守 ,并对非保守区域进行了分析。二级结构分析表明 ,FMDVIRES至少有 3种二级结构图形 :第一型有 5个结构域 ,与Pilipenko等报道的一致 ;第二和三型分别有 6和 11个结构域 ,与Pilipenko等报道的结果不同。无论FMDVIRES二级结构如何不同 ,但单链区大部分核苷酸序列或基序相同 ,如AACUCC、GAAA、CUUU、AGG、AACC、GUAA等。茎环柄部核苷酸对维持二级结构的空间构像具有十分重要的作用 ,环中或单链区序列 (基序 )在维持其功能方面具有很重要的作用 。

Ⅰ型鸭肝炎病毒内部核糖体进入位点的结构与功能研究

为验证Ⅰ型鸭肝炎病毒(DHV-Ⅰ)基因组5'非编码区(UTR)是否含有内部核糖体进入位点元件,本研究利用体外翻译系统,结合细胞转染试验对DHV-Ⅰ5'UTR的结构和功能进行分析。结果表明:DHV-Ⅰ的5'UTR具有典型的内部核糖体结合元件(IRES)功能,能够内部起始下游蛋白的翻译,IRES元件位于360 nt～620 nt,共260个碱基。对IRES的二级结构进行预测和分析显示,DHV-ⅠIRES的结构与丙型肝炎病毒相似。利用定点突变方法,破坏IRES的颈环结构(SL)1、2以及IIIe区的关键性核苷酸,检测该突变对IRES功能的影响。研究结果显示,SL1、SL2和IIIe结构的破坏使得DHV-ⅠIRES的功能消失,表明SL1、SL2和IIIe区是维持IRES启动内部翻译起始功能的关键性结构域。

内部核糖体进入位点介导核糖体翻译起始机制

部分正链RNA病毒基因的蛋白质合成是由其自身的内部核糖体进入位点(internal ribosomal entry site,IRES)以非依赖5’甲基化帽状结构来实现的。目前,IRES被分为4类,虽然这4类IRES在对其介导的基因合成目的蛋白的机制不同,但是这些不同蛋白翻译机制是依赖IRES与不同真核翻译起始因子相互作用形成特定的复合物来实现的。真核生物翻译是由起始tRNA(Met-tRNAMeti)/eIF2·GTP三元复合物引发,与翻译因子和40S小亚基结合形成43S复合物,43S复合物在eIF1A协助下与起始密码子结合形成48S复合物,在eIF5·GTP促进下60S亚基与40S亚基结合形成80S核糖体。IRES介导翻译通过eIF4G、IRES与eIF4A结合引导43S复合物与IRES结合。Ⅲ型IRES在无eIF3的参与下与40S小亚基的E位点结合并与eIF2·GTP/initiator tRNA形成48S亚基,在eIF5/eIF5B的调控下与60S亚基形成活化的核糖体进行蛋白质翻译。

针对丙型肝炎病毒核糖体内部进入位点基因治疗研究现状

核糖体内部进入位点 (IRES)是丙型肝炎病毒 (HCV)基因表达和复制的关键。目前针对该区域的基因治疗策略主要包括寡核苷酸策略 (反义核酸策略和核酶策略 )和IRES特异性抑制性RNA(IRNA)策略。相关的研究已经取得一定的成绩 。

内部核糖体进入位点及其研究进展

内部核糖体进入位点(IRES)是mRNA5'端非编码区的一段特殊序列,允许核糖体直接在此序列结合mRNA并起始翻译。对IRES的发现、分类、特征,以及细胞中是否存在该元件进行了简要综述。

细胞内部核糖体进入位点研究进展

细胞内部核糖体进入位点(IRES)是mRNA5'端非编码区的一段特殊的序列,它允许核糖体不从mRNA的5'到3'端阅读而直接在此序列处结合mRNA并起始翻译。本文综述了IRES的发现、IRES的识别及细胞IRES的特征、作用机理、生物学意义及其生物学应用等方面的研究进展。

含内部核糖体进入位点的逆转录病毒载体介导多药耐药基因的高效表达

为研究内部核糖体进入位点(IRES)引导多药耐药基因(MDR1)的表达效率，利用pSXLC／pHa载体系统构建双顺反予载体pHa-IRES-MDR1(HaiMDR)。其中的MDR1基因翻译由脑心肌炎病毒IRES控制。通过脂质体法将载体HaiMDR转染入单嗜性包装细胞GP+E86而得到滴度2．0×10^5CFU／ml的病毒；用单嗜性病毒重复感染GP+env Am12细胞获得滴度约6．5×10^5CFU／ml的双嗜性病毒生产细胞，并命名为Am12／HaiMDR。两种病毒生产细胞均具经典MDR表型，与未转染的细胞相比，两者对长春新碱、柔红霉素和紫杉醇产生15—358倍耐药。采用聚合酶链反应，在两种生产细胞均证实有外源性MDR1基因的整合和转录。但同时也发现有异常剪接的转录本存在。利用P-糖蛋白(P-gp)特异性单克隆抗体UIC2结合流式细胞术分析。两种耐药细胞均表达高水平的P-gp。因而，MDR1基因可在IRES控制下以帽非依赖性方式进行有效表达，其在基因治疗研究中可有两种用途：在癌症患者化疗后用于保护干／祖细胞，或在双顺反子载体中作为体内显性选择性标志用于共表达治疗性基因。

内部核糖体进入位点介导多药耐药基因1在人CD34^+细胞中的表达

为了达到双耐药基因共转染以拓宽造血细胞耐药谱的目的 ,初步观察了内部核糖体进入位点 (IRES)介导多药耐药基因 1(MDR1)在人早期造血细胞中的表达效率。由脑心肌炎病毒IRES调控MDR1基因翻译的双耐药基因逆转录病毒载体 pSF DIM和相同启动子调控的MDR1单耐药基因逆转录病毒载体 pSF MDR1,包装后获得的双嗜性包装细胞PA317 pSF DIM和PA317 pSF MDR1病毒滴度分别为 8× 10 4 和 1.3× 10 5cfu ml。用其上清感染人脐血CD34+ 细胞 ,经FCM检测表明基因转导后单基因转导组和双基因转导组P gp表达均有提高 ,分别为2 8.82 %(荧光强度 2 5 .4 9)和 10 .92 %(荧光强度 9.4 8) ,但单基因转导组高于双基因转导组。因此 ,IRES成功地介导了MDR1基因在人早期造血细胞中的表达 ,为后续的试验奠定了一定的基础。但是 ,双基因转导组和单基因转导组MDR1表达差异的原因还需进一步研究。

以内部核糖体进入位点序列连接两个独立表达基因构建重组腺病毒双表达载体(英文)

目的 :以内部核糖体进入位点 (IRES)序列连接鼠 TGF-β1 和 PL P- Ig 2基因 ,构建重组腺病毒双表达载体。方法 :采用常规分子生物学方法 ,分别从 Con A刺激的小鼠脾细胞和 WT- 1杂交瘤细胞抽提总 RNA,克隆鼠 TGF- β1 基因和 Ig重链Fc基因 ;将编码 PL P1 39- 1 51 的 DNA与信号肽设计在引物上 ,经过 2次克隆 ,形成 PL P- Ig。与 TGF-β1 以 IRES序列相连接后 ,经穿梭载体与可调控性腺病毒载体骨架连接 ,鉴定后在 HEK2 93细胞包装。获得高滴度病毒后 ,采用 EL ISA方法鉴定 TGF- β1基因的表达 ;Western印迹鉴定 PL P- Ig的表达。 结果 :该双表达重组腺病毒载体经测序、限制性内切酶酶切分析、PCR等鉴定 ,与预期结果一致 ;病毒感染细胞分别经 EL ISA和 Western印迹检测后证实 TGF-β1 和 PL P- Ig得到了独立表达。结论 :构建的可调控性鼠 TGF-β1 和 PL P- Ig重组腺病毒双表达载体的独立表达 。

转录激活因子1(ATF1)内部核糖体进入位点的鉴定及活性分析

蛋白质翻译起始通常有两种机制,一是依赖帽结构的翻译,另一种是依赖5'非翻译区的内部核糖体进入位点(IRES).在后一种方式中,在某些IRES反式作用因子,如La蛋白、多聚嘧啶串结合蛋白1等的参与下,直接招募核糖体小亚基到mRNA的翻译起始位点,启始翻译.研究发现,参与细胞生长、分化、细胞周期进程、凋亡和压力调控的相关蛋白中通常含有IRES元件.基于功能,我们提出假说:转录激活因子1(ATF1)的5'-UTR可能具有IRES活性.为验证假说,首先构建了含全长ATF1 5'-UTR的双荧光素酶报告质粒;质粒转染结合报告酶活性分析显示,ATF1 5'-UTR在Bel7402、HCT-8和HEK293细胞中表现出不同的IRES活性;而此IRES活性与5'-UTR中的隐藏启动子无关.同时还发现,ATF1 5'-UTR在NIH3T3细胞中却没有IRES活性.与此结果相一致,Western印迹检测ATF1在这几种细胞系中的表达.结果显示,Bel7402、HCT-8和HEK293中ATF1蛋白质表达水平较高,而在NIH3T3中却极低.ATF1 5'-UTR的系列5'-删除突变及报告酶分析证明,ATF1 5'-UTR的完整性对其IRES活性大小发挥重要作用;其中5'端的204 bp序列对其IRES活性贡献较大.RNA-蛋白免疫共沉淀实验揭示,ATF1 5'-UTR可与La和PTBP1蛋白结合;抑制La和PTBP1蛋白质的表达,并可减低HEK293细胞中ATF1蛋白质表达水平.这些结果提示,La和PTBP1蛋白(两种ITAFs)为ATF1 5'-UTR发挥IRES活性所必需.总之,上述结果证明,ATF1 5'-UTR具有IRES活性,其活性发挥依赖与La和PTBP1蛋白的结合.上述发现为进一步研究La和PTBP1表达及亚细胞定位对ATF1 IRES调控机制的影响奠定了基础.

核糖体内部进入位点介导的翻译起始机制研究进展

真核生物mRNA翻译起始是依赖于帽状结构的。但是一些病毒的自身蛋白合成的起始依赖非帽状结构,这一特点有利于病毒摆脱宿主细胞翻译起始机制对其在细胞内复制的限制。它们利用一种末端为核糖体内部进入位点(IRES)的结构RNA来招募40S和60S核糖亚基组装成不同于帽状结构介导的成熟的核糖体来进行相关病毒蛋白的翻译。IRES元件由一些可以招募翻译因子并作用于mRNA末端的顺式作用元件构成。IRES早在20年前已被发现,但是仅在近几年研究者利用Ⅲ型和Ⅳ型IRES的模型对其进行了相关研究,使人们了解了RNA的二级结构如何控制并操纵核糖体对翻译的起始。

丙肝病毒内部核糖体进入位点Ⅲd区域及其适配体的发夹结构

发夹结构于RNA的生物学功能有重要影响。该文从实验和理论预测结构两方面,介绍丙肝病毒(HCV)内部核糖体进入位点(IRESI)IId区域及其适配体(aptamer)RNA中的发夹结构在翻译起始时的作用。

用于筛选抑制丙型肝炎病毒内部核糖体进入位点活性药物的整合型细胞药物筛选模型的构建和评价

目的:构建一个能用于筛选抑制丙型肝炎病毒内部核糖体进入位点(HCV-IRES)活性药物的整合型细胞药筛模型。方法:构建携带HCV5'-UTR调控报告基因分泌型碱性磷酸酶(SEAP)基因的质粒pHCV5'-SEAP和用作筛选标记的pNeoR,线性化后共转染于Huh-7细胞中,经G418筛选后得到抗性细胞克隆,进行SEAP定量检测筛选后,得到能用于筛选抑制HCV-IRES活性药物的整合型细胞药筛模型;连续培养24代,用MTT法测细胞相对活力评价该药筛模型的生长稳定性,用SEAP定量检测法评价该药筛模型的SEAP表达稳定性,用反义寡聚核苷酸抑制试验评价模型的药筛灵敏度。结果:G418筛选后得到26个抗性细胞克隆;对其中5个抗性细胞克隆进行SEAP定量检测筛选后,得到3个能表达SEAP的阳性细胞克隆;连续培养24代过程中,该药筛模型的生长稳定性大于80%,SEAP表达稳定性达95%。结论:构建的细胞模型具有良好的稳定性和药筛灵敏度,符合作为药物筛选模型的要求。

雌激素受体2(ESR2) mRNA 5'非翻译区内部核糖体进入位点活性的鉴定与分析

真核生物除了传统的帽依赖型翻译机制外,还存在内部核糖体进入位点(internal ribosome entry site,IRES)介导的翻译机制。雌激素受体2(estrogen receptor 2,ESR2)是雌激素受体家族成员之一,其编码的蛋白质在许多肿瘤中发挥重要的作用。ESR2蛋白的异常表达会导致众多肿瘤的发生,但其蛋白质翻译水平的调控机制至今仍不清楚。研究发现,在药物刺激的条件下,乳腺癌细胞MCF7/WT中ESR2蛋白的表达提高,但是其转录水平基本未见发生改变。猜测ESR2 mRNA5'非翻译区(5'untranslated region,5'UTR)具有IRES活性。为了验证ESR2 mRNA 5'UTR是否具有IRES元件,将ESR2 mRNA 5'UTR插入到双顺反子报告基因载体(pRF)中,构建pRL-ESR2-FL重组质粒载体,将其瞬时转染到HEK293细胞。结果发现,ESR2 mRNA 5'UTR有假定的IRES活性。并且通过3个排除实验验证了ESR2 IRES活性与其5'UTR中的内部潜在启动子(P<0.0001)、内部剪切位点以及核糖体通读无关。进一步对其序列进行截短研究发现,ESR2 IRES活性发挥的关键区域是3'端的439~468 nt,且ESR2 IRES最大活性的发挥依赖于5'UTR序列的完整性。并且发现,ESR2 IRES活性的发挥不但需要特定的一级核酸序列,还要有稳定的二级茎环结构。此研究有望为ESR2蛋白调控的相关疾病提供新的药物治疗靶点。

转录因子FOSB mRNA 5′非翻译区内部核糖体进入位点的活性

研究FOSB基因侧翼序列是否含有内部核糖体进入位点(internal ribosme entry site,IRES),进而探究其生理功能。作者利用双顺反子报告载体(pRL-FL),构建检测质粒(pRL-FOSB-FL),并将其转染到人胚肾细胞HEK293和4种癌细胞中,检测FOSB mRNA 5′非翻译区(5′untranslated region,5′UTR)IRES活性并通过逐步截断探索其活性中心,最后对肝癌细胞Bel-7402进行药物(紫杉醇和顺铂)刺激。报告载体的结果显示,FOSB mRNA 5′UTR具有IRES活性,且在不同细胞中FOSB IRES活性存在显著性差异,在卵巢癌细胞A2780/WT细胞中FOSB IRES活性较高。序列截断发现,FOSB mRNA 5′UTR中的160nt(-376到-217)对其IRES的功能至关重要.在肝癌细胞中,随着加药浓度的增加,其IRES活性逐渐增加,尤其在紫杉醇刺激下活性增加更为明显。本研究发现的FOSB基因的这些特性为研究FOSB在肿瘤的预防与治疗提供了一种新的思路。