调控真核基因表达非编码序列_聂玉敏.pdf

生物物理学报 2013 年4 月 第29 卷 第4 期: 249-265 ACTA BIOPHYSICA SINICA Vol.29 No.4 Apr. 2013: 249-265 综述/ Mini Review 调控真核基因表达的非编码序列 聂玉敏， 刘宏德， 孙 啸 东南大学生物科学与医学工程学院生物电子学国家重点实验室，南京 210096 收稿日期：2013-02-26；接受日期：2013-04-17 基金项目：国家 “973”计划项目(2012CB316501)和国家自然科学基金项目 通讯作者：孙啸，电话：(025E-mail：xsun@ 真核基因的表达是一个涉及从 转录到 转录后加工和翻译后蛋白质修饰的复杂 摘要： DNA mRNA 过程 真核生物的复杂性必然要求更为复杂和精确的表达调控机制 这也是真核基因组中有大 ， ， 量非编码序列存在的主要原因 在这些非编码序列中 顺式作用元件可以与反式作用因子相互 。 ， 作用于转录水平调控基因的表达 重复序列主要影响染色质的结构 内含子和非翻译区主要在 ， ， 转录后水平上调控基因的表达 而非编码 则调控基因表达的各个层次 文章就这些调控基 RNA ， 。 因表达的非编码序列及它们的调控机制作简要的综述。 关键词：真核基因 顺式作用元件 重复序列 非编码RNA ； ； ； 中图分类号：Q756 DOI ：10.3724/SP.J.1260.2013.30037 引 言 在真核基因的表达过程中，作为遗传信息载体的DNA序列首先被转录成mRNA，然 后经过转录后加工、翻译和翻译后加工，才可以合成为不同功能的蛋白质，这一生物学过 程的准确完成依赖于一系列可以精确执行的调控过程。真核基因的表达调控过程非常复杂， 与之相应的是真核基因组中相当大部分的非编码序列，如在人的基因组中，只有约2%的 [1] DNA序列用以编码蛋白质 ，其他散布于基因组中的大量非编码序列则曾经被认为是 “垃 圾DNA”，但现在利用各种组学的深入研究发现，非编码序列不仅在调控基因表达，甚至 [2,3] 在生物进化中都有着非常重要的作用 。本文将主要探讨非编码序列在调控基因表达中的 作用。 真核细胞的基因组中，非编码序列不仅包括不被转录的DNA序列，以及可以转录成非 编码RNA的DNA序列，还包括能同编码序列一起被转录但不能被翻译的内含子和非翻译 区，它们都有可能对编码序列的表达产生影响。本文将主要介绍对编码序列的表达有重要 调控作用的五种非编码序列：顺式作用元件、重复序列、 内含子、非翻译区和非编码 RNA，并阐明它们的调控机制。 调节基因起始转录的顺式作用元件 转录水平的调控是基因表达过程中最重要的调控途径，在真核生物中，蛋白编码基因 249 综述/ Mini Review 生物物理学报2013 年第29 卷 第4 期 的转录通常是由RNA聚合酶 介导的。RNA聚合酶 不能单独识别和结合启动子，它需 Ⅱ Ⅱ 要基本转录因子TFD的组成成分首先识别TATA盒或其它启动元件，然后与TFA～F Ⅱ