核糖开关与基因表达调控

核糖开关(riboswitch)是近几年基因表达调控研究的一个热点.核糖开关位于mRNA的非翻译区(untranslated regions,UTR),能够直接感受胞内外信号并引起自身二级结构的变化,在转录或后转录(翻译和mRNA稳定性)水平实现对下游相关基因的表达调控,该过程不依赖于包括蛋白质在内的其它任何因子的作用.根据现已发现的核糖开关所能识别的信号因子类型,可以将其分为4类,即小分子代谢物、金属离子、环境因素及空载tRNA敏感的核糖开关;其中,小分子代谢物敏感的核糖开关是发现和研究最多且最深入的一类.随着研究的深入,将会有更多的核糖开关被发现,这不仅有助于理解生物进化与环境适应性,而且在生物学基础研究,新型药物的开发以及工业生产领域都将发挥重要作用.

核糖开关的结构和调控机理

一种新发现的RNA分子——核糖开关,通过感知代谢物浓度的变化调控目标基因的表达。它可以调整自身的结构直接结合代谢物小分子,而不需要蛋白因子的参与。在原核生物中发现了大量的核糖开关,在真核生物如植物和真菌中也发现了核糖开关。核糖开关由适体域和表达平台两个功能域组成,能在不同水平调控基因的表达,如转录终止、翻译起始、mRNA剪辑和加工。核糖开关不需要蛋白因子的参与,因此人们认为它可能是古代RNA世界的遗留物。核糖开关作为RNA传感器可以设计成一种基因控制元件,在未来的基因治疗方面可能具有很大的应用前景。

核糖开关的研究与应用

核糖开关被定义为一类位于mRNA3'-或5'-UTR上的能够结合小分子代谢物以调控基因的转录和翻译的mRNA顺时作用元件。这个来源于RNA世界的分子化石已经引起了越来越多的人的关注,文章就核糖开关的作用机理及其应用做一综述。

一种新发现的基因表达调控机制——核糖开关

最近发现 ,某些依赖代谢物调节的基因转录产物的 5′UTR存在特征性结构———核糖开关(riboswitch) .核糖开关可以特异性结合代谢物 ,通过构象变化 ,在转录或翻译水平上调节基因表达 .核糖开关广泛存在于G+ 及G-细菌的代谢相关基因中 ,在真菌、植物中也有发现 .核糖开关调节维生素、氨基酸、核苷酸等基础代谢过程 ,其调节基因表达不需要任何蛋白因子作为中介 ,在进化上可能是RNA世界遗留的分子化石 .核糖开关可用于研究基因功能 ,开发新型药物及基因治疗 .

核糖开关调控基因表达的热力学与动力学机制

核糖开关是一种新型基因表达调控元件,一般存在于mRNA的非编码区内。当核糖开关与特定配体分子结合后,其构象发生相应变化,然后启动或阻断mRNA的转录、翻译、拼接等过程,行使基因调控的功能。近期研究发现,核糖开关对基因表达的调控不仅仅与配体分子的数量有关,还与mRNA转录速度有关,即存在热力学与动力学调控两种机制。对核糖开关介导的基因表达调控机制的深入了解,将促进其在生物技术及新药研究等领域的应用。

核糖开关及其在抗菌药物方面的研究进展

核糖开关是一类与核酸、氨基酸、金属离子、糖类衍生物以及辅酶等特异性配体结合的RNA元件,它与配体结合后通过调控相应下游的基因表达起到控制细胞生命及活动的作用。目前核糖开关是基因调控方面的研究热点,应用于大量筛选工程菌株、构建新型生物传感器以及作为抗菌药作用的新靶点。综述了几种主要的核糖开关(如:嘌呤核糖开关、赖氨酸核糖开关、环二鸟苷酸核糖开关、glm S核糖开关、TPP核糖开关、FMN核糖开关等)在抗菌药物靶点方面的研究进展。

基于核糖开关的新型基因表达调控系统的应用

核糖开关是能对细胞环境的改变做出反应的顺式作用元件,通过改变自身的构象实现对基因表达的调控。基于核糖开关调控方式简洁,无需蛋白质参与,响应迅速,且自身片段小,结构简单,易于设计和改造等特性使其在生物医学领域体现出诸多应用优势。对核糖开关的结构,调节机理以及这种新型基因表达调控系统在基因治疗、抗生素新靶点的开发、病毒疫苗的安全控制、新型核糖选择器和生物体内传感器的应用进行了综述,旨为启示我国核糖开关的新型应用。

小分子靶标的核糖开关生物传感器研究进展

小分子化合物种类繁多,在众多生化过程中发挥关键作用,具有重要的检测意义与价值,其快速灵敏可视化检测技术的开发是当前的研究热点。基于核糖开关的生物传感器因具有识别特性高、操作简便、成本低等优势,为小分子检测提供了一条新途径。对核糖开关的来源、构成、调控机制、体内外筛选,特别是对基于小分子靶标的核糖开关生物传感器分类进行了介绍,并从核糖开关的筛选、裁剪、理性设计、核糖开关无细胞传感器的应用等几个方向提出了展望,以期为小分子靶标的核糖开关生物传感器的发展和应用提供理论依据。

鸟嘌呤核糖开关识别配体小分子

鸟嘌呤核糖开关是一类位于mRNA的非翻译区,可直接结合有机代谢物,通过调整自身构象变化从而调控基因表达的mRNA元件.鸟嘌呤核糖开关识别配体具有高度特异性和选择性.用动力学模拟的方法,研究鸟嘌呤核糖开关特异识别配体小分子的本质和用热力学积分算法计算核糖开关与配体分子的相对结合自由能.研究发现,核糖开关的结合口袋与配体通过氢键形式相互作用,不同配体与核糖开关结合的亲和力不同.嘌呤配体2-号位对核糖开关的结合必不可少,6-号位对核糖开关的结合关系复杂.

核糖开关的结构和配体结合规律

核糖开关是一种RNA固有的基因表达调控系统。近年来,核糖开关的应用受到科研工作者的广泛关注,其结构与功能的研究也越来越受到重视。核糖开关具有哪些结构特征和调控机制,它是如何识别目的配体,又怎样与目的配体紧密结合,全面了解这些机制将为探索新型核糖开关,设计人工高效核糖开关提供重要思路。本文对核糖开关结构特征和调节机制、适体筛选、配体结合规律进行简要介绍。

SAM-IV核糖开关RNA体外转录系统优化

为了确保核糖开关SAM-IV RNA结构与功能研究的模板量,通过优化体外转录系统并结合FPLC精纯体系实现了其高效制备。实验结果显示,高效体外转录体系稳定在10 mmol/L NTP、二次补加7.5 mmol/L NTP的优化条件,RNA产量较标准体系提升了3。5倍。另外,FPLC精纯法将RNA纯度提升至90%以上。与标准制备方法相比,该优化制备体系获得RNA的总量提升了6.2倍。这为进一步的RNA结构和功能分析提供了保障。

核糖开关在细菌耐药性中的应用进展

近年来,多重耐药菌日益泛滥,细菌耐药现状越来越严峻,传统的抗生素的抗菌作用有限,急需我们研发新的抗菌策略。核糖开关(riboswitch)是直接结合小分子化合物及代谢物发生构象变化而调控下游基因表达的RNA片段。随着核糖开关研究的不断深入,发现其在研发新型抗生素的靶点、与配体结合的抗菌效应、测序技术应用及发现新型耐药机制方面都有极大的应用潜力。核糖开关的发现拓宽了抗菌机制,为耐药性研究提供了新的思路,将会在医疗领域发挥重大作用。本文就其在核糖开关细菌耐药性的潜在应用做一综述。

SAM-V核糖开关RNA体外转录体系优化

为了提高RNA体外转录效率,选取SAM-V核糖开关晶体结构模板对RNA体外转录体系进行优化。结果表明:目的RNA相对百分含量在反应时间和Mg2+添加浓度分别为8h和85m M/L时达到最高值,优化体系较标准体系目的RNA相对百分含量提高了一倍。我们的工作为下一步准备SAMV核糖开关晶体打下了基础。

发现新型“核糖开关”科学家找到病菌耐药性“七寸”

复旦大学近日宣布，该校上海医学院英国籍全职长江学者特聘教授、复旦大学生物医学研究院研究员Alastair Murchie和研究员陈东戎带领的课题组，历经3年多艰辛努力，在耐药性病原菌中首次发现了一种对控制此类抗生素的耐药性有重大作用的新型“核糖开关”，有望攻克此类药物带来的耐药难题。该成果近日发表在最新一期《细胞》杂志匕。

新型基因表达调控元件——人工核糖开关的构建及筛选

核糖开关作为一种新发现的RNA元件,可以高效、准确、快速地执行基因调控任务,且免疫原性低,有可能在将来以顺式模块的方式应用于未来的基因治疗。近年来已经成功构建了多种人造核糖开关,构建方法主要是利用人工适体元件与基因表达调控元件组装,或者是在天然核糖开关基础上进行改造。文中全面综述了涉及人工核糖开关设计及筛选的技术,讨论了可以用于哺乳细胞、响应非天然配体信号、调控特征为热力学和动力学控制的核糖开关的设计新策略,并对核糖开关的筛选构建策略及其在基因治疗及新型药物开发领域的应用前景进行了展望。尽管目前将核糖开关设计成为功能强大的新型基因调控系统还面临很大的困难,但通过构效关系的研究、计算机辅助设计、体外筛选及细胞内筛选技术、高通量优化筛选等技术的综合应用,核糖开关一定可以成为有力的基因调控工具,如能成功应用则可大大促进基因治疗临床化的进程。

细菌中黄素单核苷酸核糖开关研究进展

核糖开关(Riboswitch)具有RNA结构,是位于mRNA 5′非编码区的RNA传感器。在无任何蛋白质因子参与下,可特异性地直接结合代谢产物,使自身构象发生相应变化,启动或阻断mRNA的转录、翻译、拼接等过程来调控基因的表达。某些Riboswitch可应用于抗菌药物研发。本文综述了Flavin mononucleotide riboswitch(FMN riboswitch)三维结构、基因表达调控的机制及热力学、动力学的研究进展,为基于FMN riboswitch的合理药物设计奠定了基础,并对开发新一代抗菌药物进行了展望。

核糖开关——药物开发的新靶点

核糖开关是mRNA上能够与自由代谢产物或其他小分子配体结合或由于环境条件变化而引起构象变化从而调控基因表达的RNA结构元件.核糖开关广泛存在于G+及G-细菌代谢相关基因中,在真菌、植物和高等动物人的血管内皮生长因子基因中也有发现.核糖开关控制生物体内许多重要基因的表达,调节体内基础代谢,信号传递以及氨基酸、核苷酸、辅酶、金属离子的摄取.核糖开关在生物代谢调控、信号传导中的重要作用使其成为一类新型的药物作用靶点,为新型抗生素研发开辟了新的领域.本文综述了核糖开关的研究进展、作用机制、结构功能以及其在开发新型药物方面的研究策略.

不同核糖开关对下游靶基因调控效能的对比研究

目的比对分属于激活和抑制型中的不同核糖开关的调控功效,为实现基因电路的精准调控奠定基础。方法构建不同核糖开关(add A与M6,TPP与btu B)调控的绿色荧光蛋白amcyan表达载体,通过荧光表达量、RTq PCR分析在不同配体物浓度调控下的amcyan表达,与未含核糖开关载体的表达量进行比较,进行动态调控效能分析。结果在add A与M6激活型核糖开关的调控下,随配体物浓度的增加,绿色荧光表达量增加,且相比M6核糖开关,add A核糖开关拥有更大的动态调控效能;相反,在TPP与btu B抑制型核糖开关的调控下,随配体物浓度的增加,绿色荧光表达量减少,但btu B核糖开关的动态调控效能略大于TPP核糖开关。结论相同作用机制的不同核糖开关调控功效存在差异,拥有动态调控效能优势的激活型开关add A与抑制型开关btu B更适合在大肠杆菌中用于代谢精确调控与靶基因精准表达。

核糖开关的研究及应用

核糖开关是一类自然界中天然存在的适配子，通过结合小分子代谢物调控基因的表达。它位于特定的mRNA非编码区，可以不依赖任何蛋白质因子而直接结合代谢物并发生构象变化，在转录和翻译水平上参与调控生物的基本代谢途径。目前已知核糖开关不仅广泛存在于细菌的代谢相关基因中，还存在于某些真菌和植物中。对核糖开关的深入研究将为基因功能研究、生物传感器研发以及新型抗菌药物开发等提供新的途径。

核糖开关——一种基因表达调控元件

核糖开关是最近发现的一种新的基因表达调控机制,核糖开关位于mRNA非翻译区,能不借助任何蛋白质直接结合小分子代谢物,在转录水平或翻译水平上调控基因表达。本文主要介绍了核糖开关的种类、结构特点和一般作用机制,简要介绍腺嘌呤核糖开关和硫胺素焦磷酸核糖开关的作用机制。