翻译调控在纤维化发生中的作用进展

目前纤维化疾病的治疗仍是世界性难题,其带来的医疗负担不容小觑。纤维化疾病病因涉及创伤、感染、代谢或自身免疫等多方面,研究发现纤维化疾病有着共同的病理基础,但尚未阐明其具体的分子机制。由于蛋白质是生物学行为的重要参与者,因此在翻译水平探究纤维化疾病的分子机制可能是有效的研究方案。本综述基于数据平台(PubMed、Web of science等)检索文献,回顾近5年关于翻译水平调控纤维化的分子机制研究进展,拟通过总结推动人们对纤维化分子机制的认识。我们总结了在翻译的起始、延伸以及终止阶段对纤维化的发生有重要影响的因子。例如翻译起始因子家族的在翻译起始过程中的关键影响,延伸因子在肽链延伸过程中的重要作用,正确识别终止密码子在翻译终止过程中的重要意义。除此之外,我们还总结了其他在翻译水平有重要作用的因子,例如微小RNA、转运RNA、小核糖体RNA及长非编码RNA等。

依赖于5′端非编码区高级结构的真核生物mRNA翻译调控

翻译水平的调控是真核基因表达调控的重要环节.近年来的研究表明,许多真核基因的翻译依赖于RNA5′端非编码区的结构元件.一些小结构元件,如铁离子反应元件,具有1个茎环结构,由铁离子介导控制转铁蛋白的翻译.核糖开关通过结合特定代谢分子在2种结构状态下切换,调控可变剪接和翻译起始.另1个高度结构化的mRNA元件是内部核糖体进入位点,通过富集核糖体和起始因子促进基因的表达.本文综述了依赖于小结构元件、内部核糖体进入位点和核糖开关的真核基因翻译起始调控相应的研究成果和研究方法.对于研究的前景以及可能存在的挑战也作出阐述.

霍乱毒素A基因内部翻译调控元件具有翻译起始功能

通过大肠杆菌体外转录－体外翻译系统，证明霍乱毒素A基因内部的翻译调控元件具有翻译起始功能，且其翻译起始效率较ctxA基因高得多．当ctxA的起始密码突变时，从该元件起始的翻译效率下降，说明基因内翻译起始效率受ctxA翻译起始的调控。结果进一步证实了霍乱毒素A、B亚基比例表达调控的翻译弱化－翻译偶联机理。

翻译起始因子与肿瘤翻译调控异常研究进展

蛋白合成是维持细胞稳态和细胞增殖的关键步骤。翻译过程的调控多发生在蛋白合成起始过程,多种翻译起始因子(eIFs)参与此过程。在细胞恶性表型转化过程中,常伴随这些因子的磷酸化、过表达及降解过程异常。如帽结合蛋白eIF4E高表达,甲硫氨酸-tRNA结合蛋白eIF2过度活跃,eIF3的活性增高等现象。eIFs在蛋白合成及细胞增殖过程中的重要地位使得其成为抗肿瘤研究的热点及潜在的治疗靶点。本文对eIFs及肿瘤翻译调控的研究进展及研究方法进行综述。

TOR(target of rapamycin)介导的翻译调控

TOR是细胞营养状态、能量状态的传感器,其信号转导系统参与了细胞外营养成分、生长因子等对细胞生长的调控,它通过调控蛋白质翻译过程的多个环节,如通过调控S6K1、4E-BP1、eEF2等多种因子的生物功能,从而在蛋白质翻译的起始、延伸等多个水平调控体内蛋白质的翻译,从而影响细胞的生长以及细胞周期的调控.

RNP免疫沉淀技术在斑马鱼胸苷酸合成酶基因翻译调控研究中的应用

为检测斑马鱼胸苷酸合成酶基因的表达产物TS蛋白在体内是否结合于自身的mRNA,并进一步检测TS蛋白与c-myc mRNA的结合情况。采用免疫沉淀结合得到相应的RNA,即RNP免疫沉淀技术,进一步结合RT-PCR技术分析与蛋白结合的核酸序列,并用Western蛋白印迹分析了TS蛋白。结果显示,人的TS106单克隆抗体可以免疫沉淀斑马鱼的TS蛋白,抗体免疫沉淀的核酸中含有TS mRNA和c-myc mRNA。在斑马鱼中,TS蛋白在体内结合于自身的TS mRNA,并能结合c-myc mRNA,参与基因的表达调控,阐明了TS的翻译调控机制在体内条件下的作用方式,同时也为构建斑马鱼抗肿瘤药理模型提供了理论基础。

桑树翻译调控肿瘤蛋白(TCTP)基因的克隆及其在温度胁迫下的表达变化

翻译调控肿瘤蛋白(TCTP)是一类广泛存在于真核生物中且具有多种重要生物学功能的蛋白质家族。利用RT-PCR和RACE技术从广东桑(Morus atropurpurea)品种中桑5801号植株的根部克隆了一种TCTP蛋白的编码基因,命名为Ma-TCTP(Gen Bank登录号:KP228013)。Ma-TCTP基因c DNA全长841 bp,包括507 bp的ORF以及101 bp的5'-UTR和233 bp的3'-UTR,ORF编码168个氨基酸,蛋白质分子质量为18.736 2 k D,等电点为4.53。实时荧光定量PCR检测Ma-TCTP基因在桑树的根部、茎部和叶片中均有表达,其中在根部组织中的表达量最高,茎中次之,叶片中最低。在低温(4℃)和高温(35℃)胁迫下,Ma-TCTP基因在桑树根部、茎部和叶片组织的表达量均大幅上升,其中在叶片中的表达量升高最为明显,推测Ma-TCTP基因可能参与桑树对温度逆境胁迫的生理应激响应过程。

eIF4E抑制性蛋白翻译调控机制

真核生物mRNA的翻译调控,通常发生在起始阶段。异源三聚体复合物eIF4F中的eIF4E与mRNA5'端帽子结构的结合是该阶段的核心,而eIF4E抑制性蛋白正是通过与eIF4E的相互作用而调控着翻译起始过程,进而调控着翻译的速率。eIF4E抑制性蛋白对翻译的这种调控作用对细胞的生长、发育、癌症以及神经生物学方面有巨大影响,现主要就eIF4E抑制性蛋白的翻译调控机制进行综述。

植物基因组上游开放阅读框的挖掘方法及其翻译调控

基因组中约有20%的基因具有上游开放阅读框(upstream open reading frame,uORF),它位于成熟mRNA 5'端非编码区(5'-UTR)。本文简介了uORF同源群的挖掘方法、分类和进化,以及调控下游mORF翻译的研究进展。植物(拟南芥和水稻等)和昆虫(果蝇等)基因组中普遍存在保守肽uORFs,并且在序列多样性方面有相似之处。但它们在平均长度、基因组聚类、与甲基转移酶的关联性上有所不同。植物uORF的长度通常短于昆虫uORF。借助拟南芥和水稻全长cDNA序列比较,不同的uORF同源群对其下游如转录因子,信号转导因子、发育信号分子和翻译起始因子eIF5等编码基因的mORF具有调控功能。对于真核生物基因组中包含CHCH域的uORF进行贝叶斯系统发育分析,结果表明,同源群8-like分属5个物种(绿藻、节肢动物、线虫、无脊椎动物和真菌)。在真核生物生长、发育和生理过程中,uORF通常作为反式因子对mORF表达起调节器作用,例如,在植物蔗糖、多胺、磷脂酰胆碱,以及甲基转移酶反应中,相当大比例的uORF参与介导mORF的翻译调控。

翻译调控肿瘤蛋白的结构、功能以及在肿瘤发展中的作用

翻译调控肿瘤蛋白(translational controlled tumor protein,TCTP),又称p23、组胺释放因子(histamine releasing factor,HRF)等,是一类在动植物中具有高度保守性和同源性的蛋白,主要介导细胞凋亡、细胞增殖与分化、细胞骨架重排、炎症反应等重要事件,与肿瘤的发生发展进程密切相关.针对TCTP的相关研究不仅有助于进一步了解各种肿瘤的生理病理周期,同时也提示其在寻找治愈肿瘤的方法中有望成为新的靶点.本文将对TCTP的结构、生物学功能以及在各种肿瘤中的作用进行综述.

翻译调控者eIF3a:最复杂的eIF3亚基

基因表达调控是细胞生理的一个基本步骤,它的异常可能会导致细胞的无限生长和癌症。m RNA的翻译,其主要的调节步骤是限速起始步骤,许多真核翻译起始因子(e IFs)参与其中。最大最复杂的起始因子是e IF3,它在翻译调控,细胞生长和癌症发生中都起了一定的作用。e IF3最大的亚基是e IF3a,它在所有组织不同程度的表达,并且发现在许多癌症组织中高表达。e IF3a可以调节细胞周期,可能是蛋白质进入S期的翻译调节器。在分化细胞内e IF3a的表达减少,并且抑制它的表达可以扭转细胞的恶性表型和改变细胞周期调节剂的敏感性。然而,e IF3a在癌症发生中所起的作用仍不清楚。但研究证明其参与了癌症的发展并能阻止肿瘤的恶性进展。

《Science》发布人类早期胚胎翻译调控新机制

理解卵母细胞的成熟过程和早期胚胎的发育是解决不孕不育难题的关键。过往的研究发现,在卵母细胞向胚胎的转变(oocyte-to-embryo transition,OET)以及合子基因组的激活(zygotic genome activation,ZGA)过程中,转录调控起到了关键的作用。2022年9月8日,山东大学生殖医学研究中心陈子江院士、赵涵教授团队联手清华大学颉伟教授团队在国际期刊《Science》上发表的一篇研究显示,研究通过开发一种高度敏感的核糖体图谱检测方式(Ribo-lite),结合转录组测序(RNA-seq),以同时得到翻译组和转录组信息;利用该方法对人类卵母细胞和早期胚胎进行检测,并将人胚胎干细胞作为对照组,来研究人胚胎发育过程不同阶段的翻译组和转录组的变化情况,揭示了人类卵母细胞向胚胎转变过程中的翻译调控方式,并识别了合子激活过程中的可能调控因子。

核糖体的翻译调控及其在精子发生中的研究进展

蛋白质合成过程是基因表达不可或缺的关键步骤,将信使RNA(mRNA)中编码的遗传信息转化为特定的蛋白质。这个过程在各种生物中都具有高度的保守性,是细胞生长、发育、繁殖和适应环境变化的基础。核糖体作为蛋白质合成的“执行器”,在这个复杂而精密的过程中扮演着不可或缺的角色。在精子的形成过程中蛋白质的合成及其精准调控对于正常精子发生至关重要。这种调控的精密性使得精子能够在发育过程中经历形态和功能的变化,从而最终成熟为能够完成受精任务的精子。该文将深入探讨核糖体的组成、功能、在翻译过程中的调控机制,包括精子发生过程中的翻译调控作用,阐述其在生殖生物学领域的重要意义。

微生物小开放阅读框:小蛋白及翻译调控研究进展

小开放阅读框(small open reading frame,sORF)广泛存在于不同生物基因组中,由于其序列短,以及编码的产物小蛋白(small protein,或称微蛋白;microprotein或迷你蛋白miniprotein)检测困难等原因,小开放阅读框长期未得到充分注释和研究。近年来,随着高通量测序、翻译组和质谱分析等技术的不断发展,在不同生物中发现大量新的小开放阅读框,其编码的小蛋白及介导的翻译调控已应用于药物开发及植物抗病机理等研究。但是,目前对微生物的小开放阅读框相关研究和应用还相对有限。本文综述了小开放阅读框编码产物小蛋白的发现和鉴定,以及上游开放阅读框(upstream open reading frame,uORF)对mRNA翻译调控等最新研究进展,重点介绍了微生物基因组中小开放阅读框的鉴定和功能研究进展,为深入认识微生物中小开放阅读框的功能和作用机制,以及植物和动物等高等其他生物的小蛋白和翻译调控相关研究提供参考。

群散飞蝗两型转变的翻译调控策略

蝗灾是历史上频发的自然灾害,当前在世界范围内仍然严重威胁农牧业和经济发展.2023年2月,西非、东非和南亚等20多个国家受到蝗灾影响,多国宣布进入紧急状态.这是继2020年初大规模蝗灾之后,联合国预警的全球蝗灾.近些年,肆虐东非的蝗虫引发了极为严重的蝗灾,导致农作物减产甚至绝收,引发世界粮食安全问题.

肿瘤翻译调控机制及其靶向药物的研究进展

mRNA翻译是蛋白合成的最终调控环节,是细胞发挥功能、增殖以及适应环境的重要分子基础。肿瘤中mRNA翻译调控的异常活跃不仅能介导促癌蛋白的持续合成以保障肿瘤细胞的高速增殖,亦能促进某些关键蛋白的灵活表达协助肿瘤细胞快速适应多变的微环境,甚至是肿瘤抵抗抗肿瘤药物打击、产生耐药的重要手段。因此,靶向翻译调控不仅能够遏制肿瘤的发生发展,亦可改善肿瘤耐药。本文简述mRNA翻译调控网络的重要调控因子和通路,探讨肿瘤异常激活翻译以合成促癌蛋白的方式,并总结现有翻译靶向药物的研究进展和临床使用情况。

翻译起始的调控与肿瘤靶向基因治疗

真核细胞主要通过高度结构化的5′端非翻译区(5′untranslated region,5′UTR)实现mRNA翻译起始的调控,其主要作用方式有3种,即通过本身高度复杂的二级结构在空间上阻碍翻译起始、通过其包含的上游AUG密码子(uAUG)和上游开放阅读框(uORF)元件来抑制翻译起始,以及通过其包含的内部核糖体进入位点(IRES)元件的"非帽依赖"(cap-indepen-dent)起始途径来抑制翻译起始。肿瘤细胞通常会过表达真核起始因子4E(eukaryotic initiation factor4E,eIF4E)、eIF4A、eIF4G等,这些因子可以通过解开5′UTR的复杂结构特异性地解除5′UTR的翻译抑制作用。目前应用5′UTR进行肿瘤靶向性基因治疗的思路是把肿瘤杀伤基因置于5′UTR调控之下,利用肿瘤细胞过表达翻译起始因子来发挥5′UTR在肿瘤细胞中的翻译竞争优势,实现治疗基因在肿瘤细胞中的特异性表达,从而达到靶向杀伤肿瘤的目的。

翻译调控肿瘤蛋白的原核表达及纯化

目的原核表达并纯化翻译调控肿瘤蛋白(Translationally controlled tumor protein,TCTP)。方法以人乳腺癌细胞系MCF-7总RNA为模板,PCR扩增TCTP基因,克隆至原核表达载体pET-28a(+)中,转化大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导表达。His Trap FF层析柱纯化重组蛋白后,进行Western blot鉴定。结果克隆的目的基因序列正确,未发生碱基突变;重组表达质粒经双酶切鉴定构建正确;表达的重组蛋白相对分子质量约为20 000,主要以包涵体形式表达;纯化后纯度为80%,可与兔抗人TCTP多克隆抗体特异性结合。结论已成功在大肠杆菌BL21(DE3)中表达并纯化了TCTP,为进一步研究其在肿瘤等疾病发生、发展及治疗中的作用奠定了基础。

翻译调控——联系基因组学和蛋白质组学的有效手段

在细胞内 ,蛋白质水平和 m RNA水平是不一定吻合的。对蛋白质合成的调控不仅局限于转录过程 ,翻译阶段也有一部分调节作用 ,m RNA的水平不能完全代表蛋白质水平。应用的蛋白质双向电泳等方法分离蛋白质存在着许多缺点 ,因此 ,利用蔗糖密度梯度离心的方法研究在翻译过程中的蛋白质调控是有重要意义的。只有核糖体结合的m RNA才可以翻译成蛋白质 ,而游离的 m RNA在翻译中不起作用。

基于翻译调控的细菌耐药研究进展

由于抗生素的大量使用,细菌耐药问题凸显,直接威胁人类生命健康和世界经济发展。过去对于细菌耐药的遗传和分子机制研究较为透彻,而对应的调控机制研究相对较少。翻译调控作为生命体最重要的调控方式之一,在细菌耐药研究领域的重要性尚未被学术界充分重视。本文介绍了影响翻译过程的抗生素的主要作用机制,重点从核糖体的修饰和突变、tRNA总量的动态调控、tRNA氨酰化、tRNA甲基化、核糖体保护蛋白和翻译因子这几个方面概述了基于翻译调控的细菌耐药研究进展,为研究者们提供了一个基于翻译调控角度研究细菌耐药的新视角,同时也为开发靶向细菌翻译调控的新型抗生素提供一些新思路。