《分子生物学》课程教学课件（讲稿）第六章 真核基因表达调控（真核生物基因转录后水平调控）

第二节转录后水平的调控一、mRNA的稳定性动动邦性m准定性，5°增加幅(cep）和13°增加(po1y)厚核生物mRNA的半表期餐短，平均大的3min使血RNA定，在转录过程中不被降解高等真核生物迅速生长的细魔中mRNA的半衰期平均mRNA的选舞性剪接(alternativesplicing)30有两个以上的启动子真核细胞中许多“持家基因”的mRNA寿命长。有些高有多个加肥信号良分化的细康中，有的mRNA壳命长达数天，真核生物mRNA的寿命决定于内在固素、转录后的修饰违用不网的剪按位点以及与形感的mRNP中蛋白质组分的种类几者蒙有三、RNA编辑：在RNA水平上改变造传信息的过程四、血PHU转运，从核中到细胞质的过程更控制五、RNA干扰：双链RNA所谢导的特异性基因沉赋大、MicroRNAs(miRNAs)！有多个加尾信号出杜业物益的的态造调业optionglexon·地异性带激的不同渗C福★操费：均保留的exonoptionat intron!我蓝，仅在一一个mRNA中保富的exon;黄：intron;红线：社剪切去的区城。mutallyaxclusiveexonsnternalaplice site酷码费族发现：想一想·1998年，华盛顿卡耐基研究院的Fire等发现将ds哪种RNA可能抑制基因表达？RNA注入秀丽线虫可显著抑制特定基因的表达。·正义RNA■制备高度纯化的RNA，发现：·反义RNA1.前面讲过的反义RNA的作用是什么？正义RNA无基因抑制作用反义RNA的基因抑制作用也很微弱，·双链RNA2.DNA的正义链和反义链是什么？面用纯化后的dsRNA注入烤虫，却能高效、特异地阻断相应基因的表达。■实验证明dsRNA抑制基因的表达的救率比纯化后的反义RNA百少高几个受量■他们称此现象为dsRNA介导的RNA干扰（RNAi）：四、RNA干扰RNAi现象的普遍性RNAi的作用机制(RNAinterference,RNAi)·1999，RNAi作用机制模型的提出。RNAi是由dsRNA诱导的多步骤、多因素参与过·2001，RNAi技术成功诱导培养的哺乳动物细基国序列的双能RNA(dsRNA）谢导的用源mRNA程，其中需要ATP参与特异性降解而导的特异性基因沉肤现发，胞基因沉默现象。随后陆续发现RNAi也存在于水稠、烟草、特系水平基园洗赋(TranscriptionalGeneSilencing，TGS)整个过程可能分为三步转康后基园歌（Post-transcriptionalGeneSilencing，PTGS）果蝇、小鼠及人等几乎所有的真核生物中。·siRNA（小干扰RNA）形成，RISC（RNA诱导的沉献复合物）形成·靶mRNA的切割降解一-国ncd果端中的RNasel样1siRNA的结构核酸除脉为口oicerTTTT1*23nt.5siRNA的两条单链末端为5'一磷酸和3'一羟基，且H不+Dicer.有解旋酶活性2222222222并含有dsDNA结合域3'端均有2~3个突出的核苷酸。专福心和PAZ结构域（结合siRNA不配对破基），有文能模萍解19 nt duplexC由SiRNA、解-Dicer的类似物相维发义能营导事点淡膜、ATP、预膜2在报商芥、秀丽线虫内膝、核睫外及畸乳动物等机体中各多种尚分兼发现。ERo2nt3overhalRR

nt'ssANARars■dsRNA：双健RNA，包含正义键和反义链。次级IRNA的产RMRNACAHNA" CHRA ERORO生、干扰的放大Dicer属于RNaseII家族，主要切制dsRNA或者基环结构+的RNA前体成为小RNAs分子（siRNA和miRNA），1DICERR2D2dsRNA结合蛋白屏控置自u台，sRNA学RNA polymeraseArgonaute（AGO)：dsRNA结合蛋白PrsiRNAduple免的RNA器自复合格，RISCsiRNA：smallinterferingRNA，RNAi的关健效应分子，21plex RISCTTTTTTT23个nt大小的双链RNA。CDEBRDRUYRSRISC:RNA-inducingsilencingcomplex，siRNA和各种蛋白构TTTTT成的复合物，具有核酸内切、外切以及解旋酶活性。MEP爱化合设新的联热RNAWNARdRP，RNA-dependentRNApolymerases：悬RNAi的调节因BISC于，使RNAi可以在生物体内传理+ Ditcer口by RdPby endonudess核能I新mRNARNRNAsbyDICERcga图IRNA作用机制RNAi的遗传RNAi 的特点RNAi生物学意义·参与基因表达·基因沉默的现象能够通过嫁接植物而扩散。转录后后水平及转录水平（介导组蛋白甲基化抑制转录）的基因沉默·某些条件下，注射dsRNA到线虫，在F1带产·保护基因组免受外源基因侵入，维持基因较高特异性：能够非常特异地降解与之序组稳定生基因沉默可以传到F2代及以后各代中列相应的单个同源基因的mRNA。，通过线虫突变体研究进一步证明，RNAi现高效性：相对少量的dsRNA就可以使相应象的遗传与RNA复制有关。的基因表达受抑制。可遗传性及远距离效应：RNAi基因表达的效应可以突破细胞的界限，可传递给子一代。RNAi的应用发现五、MicroRNAs（miRNAs）：微小RNA，1993年，第一次发现线虫microRNA：lin-4，它调·研究基因的功能，念：控线虫胚胎后期发育在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编·防御病毒的感染，microRNAlin-4与lin14基因的mRNA3'UTR配对，形码RNA，其天小长药19~25个核者鼠。成双链实现对lin14基因的转录后调控。·基因治疗mIRNA的衰达具有组织特异性和阶段特异性。即，在不：后来又发现了microRNAlet7，可以与多个发育相关肿瘤的基因治疗同组织中表达有不同类型的miRNA,在生物发育的不同阶段基因的mRNA3'UTR互补里有不同的miRNA表达：·microRNAlin4和let7以相似的机制调控线虫发育各阶段关键基因的正确时空表达NA不光全配对始合，它们并不改变大多致iRNA的量性，西是理的创国评来快药图款miRNA的生成miRNA与靶mRNA的作用模式：0000001）二者不完全互补，即不完全时配对结合时，主要影审：据体内外实验研究表明miRNA的生成至少需要两个步聚：1n译过程面对mRNA的稳定性无任有影响。如线虫的lin-4S2）二者完全互补，即完全配对结合后，类似siRNA与靶1）将长的内源性初级转录产物mRNA的结合，特异性的切割mRNA，如miR39/miR171（pri-miRNA)生成70nt左右的3）上述两种模式均具备。当其与靶mRNA完全互补配对时，miRNA前体（pre-miRNA）该过真接靶向切mRNA.而不完全互补配对时起调节基因翻O程发生在细胞核：译的作用。如let-7果频/线点2)pre-miRNA在Dicer的作用下可被购切为成熟miRNA，该过程发生在细胞质中。Dicer·功能：SenumiRNA与siRNA研究表明miRNA参与各种名样的调节逾径，包的作用机制括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和酒亡、脂肪代谢等等。eeRAFUIRNGoorraneeaniree

寻找miRNA的方法：miRNA与siRNA的联系：寻找miRNA作用的靶mRNA的方法：，均为Dicer的产物：长度均为22nt左右A分子生物学的方法A分子信息学的手段：5'端是磷酸基（3°端是羟基MIT的Bartel and ChrisBurge报道了一种可以用来探测B分子信息学的方法：miRNA与其作用的靶基因之间的关系的新的计算机的方TatgetScan，他们针对已知的每一个miRNA，扫描均需Argonaute家族蛋白的存在F应用计算机的方法如Mirscan来寻找沉默机制有重叠mRNA的数据库一-DNA转译为蛋自的生化信息，搜索与同为RISC的组分miRNA分子已经在线虫及脊椎动物体内取得了miRNA匹配的片段，然后对mIRNA与mRNA的匹配程度评分巨大的成功。推剩在三个或以上物种中获得高分的mRNA为该miRNA的二者进化关系上可能的两种推论；靶基因2004年6月，吴政道在前述的计算机方法siRNA是miRNA的补充的基础上提出一B分子生物学方法一种可以进行高通量筛选miRNAmiRNA在进化过程中昔代了siRNA靶位点的方法小结：RNA不再只是作为DNA与蛋白质之间的中介发挥作用，而是参与到了基因的表达调控、RNA的定点修饰，以及染色体的结构组织等各个方面。：短短几年内小分子RNA研究的迅速突破，为人们提供了一种全新的认识基因和基因表达调节本质的角度，同时也使人们开始注意小分子RNA在疾病发生过程中所扮演角色