第5章_基因表达调控_ppt_070730.ppt

* （一 ）RNA核外转运和定位的调控 细胞核膜存在核酸输出受体（nuclear export receptor）约20%成熟mRNA被输送到细胞质，其余的在核内迅速降解。 mRNA有特定的细胞质定位,不同蛋白质的mRNA定位不同。 成熟mRNA序列定位导向信号，位于mRNA的3’非翻译区（3’untranslated region，3’UTR）。 * （二）mRNA的稳定性调控 真核mRNA稳定性差别大，其半衰期有几秒、几分，几十分，甚至几小时。 5’帽子结构和3’Poly(A)尾结构是mRNA的重要稳定因素。 mRNA的3’UTR中存在一些特殊的保守序列，与特异蛋白结合，影响mRNA在细胞浆的降解。 * （三）小分子RNA介导的转录后基因沉默 转录后基因沉默 （post-transcription gene silencing，PTGS） 两种小分子RNA参与介导PTGS： 小片段干扰RNA （small interfering RNA，siRNA） 微小RNA（microRNA，miRNA） * 近几年生命科学研究的热点，2001-2003年Science杂志连续将siRNA、miRNA、RNA干扰方面的研究评为十大科技突破。 siRNA和miRNA调控基因表达，影响细胞的许多功能，使人们重新认识RNA分子在细胞进化和功能作用的地位以及广泛的应用前景。 siRNA、miRNA的研究 * 1、siRNA介导的转录后基因沉默： 共抑制： 1990年，Jorgensen等为加深牵牛花的颜色，转导色素合成基因。 结果：转导基因未表达，自身的色素基因表达减弱。 外源基因与同源的内源基因同时被抑制的现象，称为共抑制。 * 1998年，Andrew Fire等在研究秀丽隐杆线虫基因沉默时发现： 双链RNA(double stranded RNA，dsRNA)，比反义RNA、正义RNA有更强的特异抑制基因表达的能力。 双链RNA对基因表达的抑制作用,被称为RNA干扰（RNA interference,RNAi）。 RNA干扰： * 1999年Hamilton等在植物基因沉默中发现： 21-25 nt的短dsRNA能够诱导细胞的RNAi，称短dsRNA为小片段干扰RNA（siRNA）。 siRNA ： * siRNA的作用机制： 1、外源基因侵入等原因； 2、长dsRNA； 3、RNaseⅢ (Dicer)切割长dsRNA生成siRNA； 4、siRNA与细胞内蛋白和酶组成复合物，即RNA诱导的沉默复合物（RNA induced silencing complex，RISC）。 * 5. RISC的解旋酶解开siRNA双链，靶mRNA与正义siRNA进行交换，与反义siRNA特异识别结合。 6. RISC中的核酸内切酶特异降解靶序列中的mRNA，使外源基因沉默。 * mRNA降解 翻译抑制 miRNA-miRNA siRNA、miRNA转录后基因沉默机制 miRNA基因 dsRNA siRNA Pri-miRNA Pre-miRNA Dicer RISE 单链siRNA 靶mRNA ATP ADP miRNA 完全匹配 不完全匹配 RISE 解旋酶 ATP ADP Dicer Drosha RISE RISE 解旋酶 * 2001年Elbashir报道，体外合成21nt siRNA转染哺乳动物细胞，可阻断特异性基因表达。 体外合成的siRNA与源于长dsRNA降解诱导的RNAi有相当的效应，特异性更好，所需有效浓度更低。 体外合成的siRNA已成为研究基因沉默的重要工具，广泛应用于基因功能的分析。 siRNA 研究的意义： * 2、miRNA介导的的转录后基因沉默 1993年，在线虫发育停滞突变体中克隆到lin-4基因，编码具有发夹结构的RNA，可转变为22nt的小分子RNA。 随后，在线虫中又发现与lin-4基因一样的let-7基因，编码生成21nt 的RNA，能与mRNA结合，负调控基因表达，影响线虫正常发育。 * 目前在植物和动物细胞内发现了数千小分子RNA，将其称为微小RNA（microRNA，miRNA）。 miRNA：长度约为21-25个核苷酸的单链RNA。 * miRNA的作用机制： 1、miRNA基因，属非蛋白质编码基因， 2、miRNA 基因初级产物( pri-miRNA)： 发夹结构RNA。 3、miRNA前体(pre-miRNA)：核内RNase-Ⅲ (Drosha) 剪切，70-90nt大小、具茎环结构。 4、转运至胞浆：核浆转运子Exportin5（E