(8.3.2)--第八讲Lecture3翻译及翻译后水平的基因表达调控-讲义.pdf

之 前录尤其 是无止境 ，过程中 也越多的 证控其实 广表达之 中节。 这 一过程的 一1、小分 子先 来年内， 科 学白质的 结其实 RNAmRNA ， 组之外， 还 在用。 这些酸 RNA 分RNA 的 基目 前前 我们介 绍是 转录起 始在出核 后也 同样有 着证 据表明 在广 泛地分 布中 ，是基 因一节中， 我一 些调控 方子 调控 RN来 说说小 分学 家们将结 构基因 上A 分子除组 成核糖 体在 基因表调控性 R分 子在细 胞基因的鉴 定前 研究比 较绍 转录的 时始 过程的 调后 的行为 以着 复杂的 调在 转录后 和布 于许多 生因 表达调 控我们就小 R方 式跟大 家NAs 概述分 子调控研究的 重上 ，而最 近了我们 熟体 的rRNA 及达调控 的NA，特 别胞内， 广 泛定和对其 功较 多的小 R时 候提过 ，调 控，但 精以 及蛋白 质调 控机制 ，和 翻译水 平生 物的多 种控 的一个 重RNA 和翻 译家 做简单 的RNAs 。 在重点放在 了近 十几年 的熟悉的传 递及运送 氨的领域发 挥别是一些 小泛的参与 了功能的研 究RNA 分子 主对于真 核精 细永质 翻译， 越来平 的调种 基因重 要环译 起始的 介绍。在 之前的 几了那些编 码的 研究发递遗传信 息氨 基酸的tR挥着重要 的小分子寡 核了细胞各 种究揭开了 分主 要包括核 生物基 因几 十码 蛋现，息 的RNA的 作核 苷种生理及分子生物括 两大类：因 表达调 控病理过 程学又一 个microRNA控主要 集程，对 数 百个广阔的 领As 和 siRN集 中在对 转百个编码 小领 域。NA 。转小2、微小Micr的小 RNA片段， 属基因表 达控细胞 周microRNA一个微 小每个 miRmiRNA 也RNAMicroRNA （mA ， miRNA属于非编 码达 或者介 导周 期、生 物A 发挥着 重小RNA 通 常NA 可以 有也 可以调 节croRNAmiRNA ） 是来自一 些码 RNA 。m导 mRNA 的物 体发 育重要的作 用常可以调 控有 多个靶 基节同一个 基是 真核生 物些 从 DNA 转miRNA 通 过的 降解 ， 在育 时序等 方用 。 在动 物控数十个 基基 因， 而 几基因。物 中广泛 存转 录而来 ，过与靶 信在 调方 面物中，基因。几 个存 在的一 种， 但无法 进信 使 RNA 特种 长度约进一步转 译特 异结合 ，约 为 2024译成蛋白， 从而 抑个核苷 酸质的 RNA抑 制转录 后酸A后这 种翻译的 环但也有 科还不到 全研 究会分散 于位于蛋 白外显子 中子 miRNA有些 miR在人类 基miRNA 和性也说 明的进化 有一步了 解2.1 微小和 科1989 年， Vlin4 应 该公认的 方种 复杂的 调环节上受 到科 学家认 为全 部 miRNA究 表明大 约于整个基 因白编码基 因中或者其 他A 基因的 位RNA 在序 列基因中发 现和 线虫的 m明了其功 能有着密切 的解其作用 机RNA 的 发科 学界很 多Victor 发 现该 也表达 一方式。1993调 节网络 使到更精细 的为 这一比 例A 的一半 。约70% 的 哺因组中。 只因的内含 子他非编码 R位 置在 不列 上也 呈现 的 miRNmiRNA 是能的重要 性的联系， 对机制和功 能发 现多 重大的 发现线虫中 有一种调控 蛋3 年，Vict使 得一条 m的调控。 据例 应该更 高。哺 乳动物m只有个别 会子中， 其 余RNA 的 基同的物 种现出高 度A 就有 20同源的。性。因为对其进化 历能 。发 现一样 ，有个基因蛋白质， 因tor 的学 生mRNA 在 获据推测，m高 ，因 为miRNA 基会成簇出 现余的位于 编基因区内。种中是高 度度的同源 性00 多种 ，miRNA 高miRNA 与历史的研 究，miRNA因 lin4 抑因为基 因生克隆出 了获 得转录miRNA 调为 它们预 测因是位 于现 ， 会被 协编码基因 的一些内 含度保守的 ，性。目前 仅其中很 多高 度的保 守与 其靶基 因究有助于 进序列的 发抑 制另一 个因 转录成 R了 lin4 ， 却加工成 熟调 节着人 类测 ，现在 已于 转录单 元协同转录。 大的含仅多守因进发 现也是 一个 基因 linRNA 并翻 译却 发现这熟 之后， 在类 三分之 一已 经发现 的元 内, 大 多大 约 56%一 个偶 然14. 起 初译成蛋白这个基因 非在 是否能 被一 的基因 。的 miRNA多 数miRNA% 的 miRNA然 的过程。初 他们认 为质是当 时非常小， 而被。AAA为时而且这个 基单链的 R卡结构 。mRNA 被2.2 微小miRN初始 miR链 RNA 特核苷酸 的expo识别并 切miRN先与 RISC基因的产 物RNA 分子 产lin 4miR继续翻 译RNA 的 合NA 刚刚 转NA 其中 有特 异性 RN的 发夹结rtin5 转 运切割，产 生NA 对基 因C 复合体 结物不是蛋 白产 生，这 个RNA 可以 通译的过程。合 成转 录出来 的有 约 80 个NA 酶Dr构，此 时运出核， 在生出两个 3因 表达的 调结 合，形 成白质，而 是个 分子的通 过碱基的 时候长 度个 核苷酸 可osha 识 别时 他被称在细胞质 内3 端突出 2调 控依赖 于成 的复 合是一个长 度一端折 回配对结 合度 大约为3可 以配对形别并切割 ，为 前体内被另 一2nt 的约 2于 RNA 介合物可以 激度 只有 22回来形成 不合在靶基 因3001000形 成茎环 结形成一 个miRNA 。一 种双链 R22bp 的 R介 导的基 因激活一种 还2 个核苷 酸不完全的 互因 的 mRNA0 个核苷 酸结 构。 初 始个 3末端 突前体 RNNA 特异 性RNA 双链 分因 沉默复 合还未分离 出酸 的 RNA互补配对 ，A 的 3 端酸 ， 叫做 初始 miRNA突出的约NA 被核 转性 RNA 酶分 子。合 体 （RISC出 的 RNAA。它是 由形成 发端 ，阻止 了始miRNA被一种 双7090 个转 运蛋 白酶DicerC ） 。 miRNA解旋酶 ，由发了A ，双个白rA将双链 解复合体 可mRNA 会解旋之 前在 mRNAmiRNA 与高，只 有目 前经元发 育鱼脑形 态特异性 表解开，其 中可以通过 碱会 被降解 ，前的状态 相上， 仅 仅与 所识别 的有部分配 对前 已经了 解育的不对 称态发生和 肿表达以及 抗中一条单 链碱基配对 结再产生 一相同， 因 此仅阻止了 翻的 mRNA 互对，则更 多解 到， 有 些称性， 植 物肿瘤的发 生抗病毒作 用链可以结 合结合在靶 基一些双链 R此可以被 再翻译的进 行互 补性很 强多的是介 导些 种类的 m物中叶子 和生的调节 。用有关。 更合 在 RISC基因的 mRRNA，这 些再次循环 利行，并 不 会强，会 介 导导翻译的 抑miRNA 参 与和花的发 育。 最近的 研更多有关复合体 上RNA 上， 大些小片段利用。 也 有会 将 mRN导 mRNA抑制。与 了果蝇育过程， 人研究发现 ，miRNA 的上。结合 了大多数 情双 链 RNA有些情况NA 切断。的 降解， 而细胞的 增人类造血，miRNA 可的 作用， 还了 单链 RN情 况下， 被A 与双链下， 复 合有研究 表而如果 其增 殖和凋 亡细胞的 分可能与 基还有待进 一NA 的 RISC被结合后 的miRNA 在合 物会 结 合表 明， 如 果其互补性 不亡，线 虫 神分 化， 斑 马基因的组 织一 步研究 。C的在合果不神马织。 3、小干 扰事 实Richard J个有趣 的基因工 程色素的 关有些花 的有些地 方而抑制 了将这一 现学家在 其在， 我们 知之前提 到的分子 sisiRNA的双链 R链，结 合siRNA 并子， 异 染的siRNA 主扰 RNA,实 上，在 morgensen的现象。 他程牵牛花 的关 键酶查 尔的 颜色并 没方出现了 白了色素合 成现象叫做 R其他物种 中知 道可以 产到 的 miRNiRNA 。A 分子结NA。其 作合在靶基 因不在外 显染色质或 者主 要作用smallintemicroRNA及他的 同他们在试 图的过程中 ，尔 酮合酶 的没 有变深 ，白斑。 这 就成基因的 表RNA 干扰 （中也发现 了产 生 RNAA 和另 一构与 micr作用方式 也因 的 mRNA显子、内 含者转入细 胞于其编 码erferingRN发现前 ，同事就已 经图制备出 花向花中 转的 基因， 结而是出 现就意味着 导表 达。 后 来（RNAi ） 。了 RNA 干 扰A 干扰的 分一类结构 和roRNA 分 子也 与 microA 上，从 而含子或者 非胞的外源 基码位置或 者NA(siRNA1990 年 ，经报道了 一花色更深 的转染了合 成结 果发 现现了杂 色导入基因 反来，科 学 家之后， 科扰现象。 现分子主要 有和作用相 似子 类似，oRNA 相 似而抑制 基非编码蛋 白基因中。 发者附近的 基A)一的成现 ，色 ，反家科现有似也是 212似，都 是 通基因的表 达白的基因 区发现于转 座基因， 如 抑26nt 的 3 端通 过 RISC 的达。两种 分区内，而 存座子或者 异抑制可移 动端突出 两的结合 ，分子最大 的存在于 病异染色 质动DNA 元 件两个核苷 酸解旋成 单的 不同 是 ，病 毒， 转 座质的内源 型件 的转座 。酸单，座型。 外 源成为了 抑从 上译一个 结RNA 的 调4、真核 细说 了细胞翻 译首 先成翻译 的解离， 而定位在 小源性的 siRN抑制特定 m上 面的介 绍结局， 能 不调控。细 胞翻译 起了 小分子 R译起始环 节先 我们介 绍的一个循 环而 eIF5B 则小亚基 P 位NA 则主 要mRNA 翻 译绍 中可以 看不能被翻 译起 始环节RNA 对成节的一些 调绍 一下真 核环后，eIF3则 通过与 e位点上。 这要 用于对 靶译，降低 基看 出， 成 熟译成蛋白 质的调控熟 mRNA调控。核 细胞翻 译3 、eIF1 和eIF2 的相 互这时形成 的靶 基因表 达基因表达 水熟 的 mRNA质还是两 说A 出核后 命译 起始环 节和 eIF1A 通互作用将的复合体 叫达 的抑制水平的常A 在转运 出说的事， 仍命 运的调 控节 的细节通 过与小 亚与 eIF2 结叫 做 43S 前。 现在，R用手段。出 核之后仍然要受 到控 之后， 我问题， 当 真亚 基的结 合结 合在一 起前 起始复RNA 干 扰后，并 不 是到诸如 这我们再 来真核细 胞合使大 小起的起始 氨复 合体。 而扰 技术已 经是 只有被 翻这些小分 子来 看看真 核胞 核糖体 完小亚基相 互氨 酰 tRNA而在真核 细经翻子核完互A细胞 mRNA们和 43S别结合 使mRNA 的合因子 向码子，tR对引起 e得核糖 体亚基的 结导致剩 余可以开 始这 一导致其 功这些因 子合成的 调在蛋白 质配对结 合从而激 活的构象 发的 eIF2 重的 5 末 端前起始 复使 得核 糖5末端 上向 下游扫 描RNA 和起 始IF2 和 eIF体大亚基 能结合刺激 了余的起始 因始多肽链 的一 过程中 涉功能的激 活子修饰状 态调节是通 过质合成中 ，合，会引 起活 eIF2 ， 将 其发生改变 而重 新用于 起端，此 时 也复合体中 的糖 体小亚 基上。小 亚 基描 直至找始 密码 子F3 的脱 离能够结合 上了eIF5BGT因子释放 ，的合成了。涉 及的很 多活或者失 活态的改变 调过eIF2 的 磷一旦起 始起翻译前 起其结合的而从核糖 体起始合成 之也先后结 合的 eIF3 识基 定位 在基和他的 结到起始 密子的正确 配离，这也 使上来了， 大TP 的水 解核糖体 就多 起始因活。很 多 细调控翻译 的磷酸化而 实始 tRNA 与起始复合 体GTP 水 解体小亚基 上之前，必 须合了翻译 起识在结密配使大解 ，就子都可 以细胞信号 通的起始过 程实现的。 通与 起始密 码体构象改 变解 成 GDP ，上脱落。 脱须 与 eIF2起始因子以 受到磷 酸通路中的 激程。举 个 例通常，码 子变 ，eIF2脱 落B 结eIF4E 、4酸 化或者 去激酶或磷 酸例子来说4A 、4G 、 和去 磷酸化酸酶也 可说。血 红 素和 4B ， 它的修饰 而可 以通 过 对素对珠蛋 白它而对白合，由 e如果 eIF2的结合，eIF2 无 法磷酸化 的其中 HR1中血红 素HR1 结 合此 外始中的 多细胞基 因IF2B 将 e2 的 亚 基无法完 成法被重新 利的激酶包 括1 主要表 达素 过量需 要合而使其 失外 ， 包括 PI3多个因子 进因表达的 调IF2 上的基 被磷酸 化成 GDP 与 G利用而使 翻括 HR1 ，P达于红细 胞要 合成 珠失活，不 再3K 信号 通进行调控 ，调控那是 永GDP 换 成化 ，它便 与GTP 的交 换翻译终止 。KA 、PER胞前体细 胞蛋白时 ，再 使 eIF2 磷通 路中的 m随着大 家永无止境 的成 GTP 。 但与 eIF2B 牢换，最 终 导。能够使RK 和 GCN胞 中。 当 细血红素 能磷 酸化，mTOR 复 合家学习的 深的 。但 是，牢 固导 致eIF2N2 。细 胞能 与使翻译 活合 体在内 的深入， 相 信活动正常 进的 很多蛋 白信你会更 多进 行。白都可 以多更深刻 的以 对翻译 起的感受到 ，起，