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中　国　生 　物 　工 　程 　杂 　志 第 22 卷第 6 期 JOURNAL OF CHINESE BIOTECHNOLOGY 2002 年 12 月 t RNA 丰度与基因表达的关系 冯德江 　刘 　翔 　李旭刚　朱 　祯 ( 中国科学院遗传与发育生物学研究所 　北京 　100101) 摘要 　tRNA 作为蛋白质合成过程中重要参与成分之一 ,其种类和含量的多少会在一定程度 上直接或间接地影响到基因表达的速率和时空性 ,是生物在长期进化过程中调节和控制基 因表达的主要手段之一 。对 tRNA 丰度与基因表达的关系进行了综述 ,并指出其在基因工程 中的重要地位 。 关键词 　tRNA 丰度 　基因表达 　蛋白质合成 　　每种生物都是一个和谐的有机体 ,组成正常 白质 ,最终得到的也是没有活性的蛋白质 。研究 个体的每种成分都是均衡的 ,其中任何一种成分 发现基因中含有过量的稀有密码子会造成相应 ( ) [9 ] 的缺少 缺失 或增加 , 即成分之间的平衡被打 mRNA 的降解 。转基因、转基因的定位表达 、 破 ,都会影响到个体的发育 ,严重的还可能造成 病毒的侵染等都会造成 tRNA 的大量使用 ,从而 个体的畸型生长 。tRNA 作为蛋白质合成过程中 使外源基因或病毒表达较弱或不能表达 。本文 的重要成分之一 ,其含量的多少会直接或间接地 介绍了tRNA 丰度和基因表达两者之间的相互关 影响到蛋白质合成的质量和数量[ 1] 。生物生长 系 ,及其在基因工程中应用中的重要地位 。 发育过程中关键的酶或蛋白质的合成如果受到 1 　密码子 、反密码子 、t RNA 及稀有密码 影响 ,就可能导致这种生物的畸型发育或缓慢生 [2 ] 子 、多数密码子 长 。众所周知 ,细菌在缺乏氨基酸的不 良条件 下生长时 ,蛋白质合成将会受到抑制 ,生长速度 　　对于终产物为蛋 白质 的基 因 , 必须要将 变慢 , 这 一 现 象 称 之 为 严 谨 反 应 ( stringent mRNA 翻译成蛋白质 。mRNA 的核苷酸顺序与蛋 response) [3 ] 。由于氨基酸的缺乏造成进入氨酰位 白质的氨基酸顺序之间在结构上并没有直接的 的tRNA 无负载 ,不能形成新的肽键 ,但系统却在 相应关系 ,在这两种不同的遗传语言之间的沟通 ( 要靠 tRNA 分子 。tRNA 是一组小分子量的核糖 不断消耗 GTP , 形成所 谓 的空转 反 应 idling reaction) 。空转出现时 ,就会产生报警信号pp Gpp 核酸 ,是蛋白质合成过程中转运相应的氨基酸到 或ppp Gpp [3 ,4 ] ,生物就会 自动进行一系列补救措 核糖体氨酰部位的转运 RNA (transfer RNA) 。它 施来调控蛋白质的合成[5 ] 。当过量表达某种外 们能解读 mRNA 中的密码子所表达的信息和识 源蛋白质时 ,也可以造成氨基酸的匮乏 ,产生严 别密码子所指定的氨基酸 。如果没有 tRNA 的存 谨反应[6 ] 。同样 tRNA 缺少或者被大量使用而造 在 ,也就无所谓密码子了 , 因此密码子的意义并 成匮乏 ,不能及时到达核糖体的氨酰部位 ,也会 不是单独由mRNA 决定的 ,而是由mRNA 和携带 使核糖体停顿 ,产生报警信号 ,造成蛋白产量减 氨基酸的 tRAN 相互作用所决定的。