原核表达调控3精要.pptVIP

7.7.4 反义RNA的调节作用 RNA调节是原核基因表达转录后调节的另一种重要机制。细菌响应环境压力的改变，会产生一些非编码小RNA分子，能与mRNA中的特定序列配对并改变其构象，导致翻译过程的开启或关闭等作用。 1983年Mizuno、 Simous、 Kleckner同时发现反义RNA（antisense RNA）。 反义RNA(antisense RNA)是与mRNA互补的RNA分子。 7.7.4.1 反义RNA的作用 反义RNA能与mRNA分子特异性地互补结合，从而抑制该mRNA的加工与翻译。可调控原核细胞中基因表达、控制噬菌体溶菌-溶源状态以及抑制转座子的转位作用等。 在真核细胞中也存在反义RNA，但功能尚未全部搞清楚。 通过人工合成反义RNA的基因，并将其导入细胞内转录出反义RNA，即能抑制特定基因的表达，阻断该基因的功能，有助于了解该基因对细胞生长和分化的作用。同时也有对肿瘤实施基因治疗的可能性。 7.7.4.2 反义RNA的作用机制 ①反义RNA直接作用于其靶mRNA的SD序列和（或）编码区，引起翻译的直接抑制或与靶mRNA结合后引起该双链RNA分子对RNaseⅢ的敏感性增加，使其降解。 ②反义RNA与mRNA的SD序列的上游非编码区结合，从而抑制靶mRNA的翻译功能。其作用机制可能是反义RNA与靶mRNA的上游序列结合后阻止了核糖体的结合。 ③ 反义RNA可直接抑制靶mRNA的转录。反义RNA和mRNA有不完全的互补序列，可以形成双链的RNA杂交体。而在mRNA上紧随杂交区之后的是一段U丰富区。其结构类似于终止子结构，从而使转录开始不久后即终止。 7.7.4.3 人工合成构建反义RNA 通过人工设计在天然状态下不存在的反义RNA，可调节靶基因的表达。 由于对靶mRNA的SD序列上游区的结构了解甚少，因此，很难设计用于和靶mRNA SD序列上游区结合的反义RNA。 在原核生物中针对SD序列及其附近区域的反义RNA的作用可能更有效。在真核生物中，对应于5‘端非编码区的反义RNA比针对编码区的反义RNA更有效。也有实验表明针对第一内含子的反义RNA也同样有效。 如果在靶mRNA上找到一段连续的U序列，就可以设计出反义RNA，与该U序列上游的mRNA链互补，以形成类似终止子结构。在转录水平上抑制靶基因的表达。 Regulation of target RNAs by OxyS and DsrA. The left box shows a schematics of inhibition mechanisms of OxyS and the right box inhibition by DsrA. 7.7.5 稀有密码子对翻译的影响 dnaG、rpoD及rpsU属于大肠杆菌基因组上的同一个操纵子，而这3个基因产物在数量上却大不相同，每个细胞内50个拷贝的DnaG蛋白，2800个拷贝的RpoD蛋白；40000个拷贝的RpsU蛋白。基因转录出来的三个蛋白相应的mRNA拷贝数大体相同，由于翻译的调控使得蛋白的拷贝数发生了很大的变化。 细胞可通过翻译调控不同蛋白含量的高低。即使对于同一操纵子上不同的基因，其产物在数量上也可大不相同。 许多调控蛋白在细胞内含量很低，编码这些蛋白的基因中高频率地使用了很多稀有密码子，稀有密码子对应次要（低丰度）的tRNA。因此，翻译速度受tRNA供应的限制，影响了蛋白质合成的总量。 而其它基因中利用这些稀有密码子频率很低。 7.7.6 重叠基因对翻译的影响 正常情况下，trp操纵子中5个基因产物是等量的，但trpE突变后，其邻近的trpD产量比下游trpBA产量要低得多。研究trpE和trpD以及trpB和trpA两对基因中核苷酸序列与翻译的关系，发现trpE基因的终止密码子和trpD基因的起始密码子共用核苷酸。 trpE---ThrPheSTP ...ACUUUCUGAUGGCU... MetAla---trpD trpB---GluIleSTP ...GAAAUCUGAUGGAA... MetGlu---trpA 偶联翻译是保证两个基因产物在数量上相等的重要手段。 glaT的终止密码子与K的起始密码子相隔3个核苷酸，但K基因的SD序列却位于T基因的终止密码子之前。当T翻译终止时，核糖体覆盖了SD序列和K基因的起始密码子，还没有脱落就开始了K的翻译。 7.7.7 翻译的阻遏 转录水平的调控一般都是蛋白质或某些小分子物质对基因转录的阻遏或激活，而在翻译水平上也发现了类似的蛋白质阻遏