（发育生物学专业论文）黏细菌转录因子frua+mrna+5非翻译区的结构与功能研究.pdf

摘要 黏细菌转录因子f r u am r n a5 非翻译区的结构与功能研究 研究生丁年华指导老师毛晓华教授 东南大学基础医学院遗传与发育生物学系 发育与疾病相关基因教育部重点实验室 中文摘要 目的： 黏细菌属原核生物，生活周期具社会性行为，是研究多细胞结构形态发生机制的良 好模型。f n a 是黏细菌发育所必需的一种转录因子，前期工作中我们发现加dm r n a 5 - u t r 对自身基因在发育时期的表达起正性调控作用。本论文进一步研究5 - t 7 m 调节 加“表达的结构基础及其可能的作用机制。 方法： 基于m - f o l d 预测的历d5 - u t r - - 级结构设计了三种删除突变，这些删除突变不影响 其他区域的r n a - - 级结构。为了分析是删除区域的碱基序列还是r n a - - 级结构发挥了顺 式调节作用，我们在上述删除区域内设计碱基置换突变及相应的代偿突变。碱基置换突 变仅改变局部r n a 一- - 级结构，但不影响突变区域以外的r n a z 级结构，代偿突变可恢复 因碱基置换突变导致的局部二级结构的改变。将上述几种5 u l 突变片段导入删译 融合载体，通过电转化整合在野生型黏细菌d k l 6 2 2 染色体的a t t b 位点，s o u t h e m g r 交或 p c r 鉴定后测定b - 半乳糖苷酶在发育过程中的表达状况，分析5 二u t r 对加d 肠眩表达 调控的结构基础。 前期工作中发现加d5 - u t r 缺失后影响其转录本的丰度。为了分析5 二i r n i 通过什么 机制调控m r n a 的丰度，我们以保留或缺失5 u t r 的f - r u a 枷译融合体为研究对象， r t - p c r 分析5 i u n l 对矿以1 a c z t u r n a 稳定性的影响。 结果： 三种5 - u t r 删除突变菌株的b - 半乳糖苷酶活性降低明显，其中d k l 6 2 2 p d 2 k a 及d k l 6 2 2 l ，d 3 k a 菌株1 3 - 半乳糖苷酶活性基本降为零，d k l 6 2 2 p d l k a 菌株b 半 乳糖苷酶活性相当于含野生型5 - u t r 的重组菌d k l 6 2 2 p f l k a 的一半。在前两种活性 降为零的删除突变区域内构建碱基置换突变，d k l 6 2 2 p s l k a 的b 半乳糖苷酶活性相 当于d k l 6 2 2 p f l k a 的一半，而d k l 6 2 2 p s 2 k a 的0 - 半乳糖苷酶活性则降为零。与 两种置换突变相对应的两种代偿突变菌株b 一半乳糖苷酶活性则均降为零。 m r n a 稳定性检测显示5 - u t r 完全删除的重组菌株d k l 6 2 2 p f 2 k a 其f r u a - l a c z m r n a 丰度较d k l 6 2 2 1 ；f 1 k a 低，且其降解速度更快。 结论： ( 1 ) 5 i u ，r r 内多个区域对加妇的表达具正调节作用，这种顺式调节作用是序列特异 东南大学硕士学位论文 性的。5 - u t r _ - 二级结构对加“的表达调控可能不发挥作用。即使有作用，也是以特定的 碱基序列为基础。( 2 ) 5 - u m 对f r u an l r n a 丰度的上调与m r n a 稳定性增强有关。 关键词：黏细菌夕u a 5 - u t r 发育调控 s t r u c t u r a ia n df un c t i o n a is t u di e so nt h e5 一u t ro ft h e m r n af o rf r u a ，at r a n s c r i p t i o nf a c t o re s s e n t i a lf o rt h e d e v e l o p m e n to fm y x o c o c c u s x a n t h u s b y d i n gn i a w h u a s u p e r v i s e db y p r o f e s s o rm a ox i a o - h u a d e p a r t m e n to f g e n e t i c sa n dd e v e l o p m e n t a lb i o l o g y , s o u t h e a s tu n i v e r s i t ym e d i c a ls c h o o l k e yl a b o r a t o r yo f d e v e l o p m e n t a lg e n e sa n dh u m a nd i s e a s e ，m i n i s t r yo f e d u c a t i o n o b j e e t i v e ： m y x o c o c c u sx a n t h 埘，w h i c hh a st h es o c i a lb e h a v i o ra m o n gp r o k a r y o t e s ，p r o v i d e sa n e x c e i l e mm o d e lo r g a n i s mf o rs t u d y i n gt h em e c h a n i s mo fm u l t i c e u u l a rm o r p h o g e n e s i s f r u a i sat r a n s c r i p t i o nf a c t o re s s e n t i a lf o rt h ed e v e l o p m e n to fm x a f i t h n $ i ne a r l i e rs t u d y , i tw a s f o u n dt h a t 夕以m r n a5 - u t rp o s i t i v e l yr e g u l a t e dt h ee x p r e s s i o no ff r u ad u r i n g d e v e l o p m e n t a lp e r i o d i nt h i ss t u d y , w es t u d i e das t e pf u r t h e ri n t ot h em o l e c u l a rm e c h a n i s m s a n dt h es t r u c t u r a lb a s i so f 5 u t ri nc o n t r o l l i n gt e m p o r a le x p r e s s i o no f f , 赳a m e t h o d ：， w ec o n s t r u c t e dt h r e em u t a t i o n sw h i c hd i dn o td i s r u p to ra l t e rt h es e c o n d a r ys t r u c t u r eo f t h er e m a h 】i n gs e q u e n c ea sp r e d i c t e db ym - f o i dp r o g r a m t oa n a l y z ei ft h ep r i m a r ys e q u e n c e o ts e c o n d a r ys t r u e t n r ec o n t r i b u t e st ot h er e g u l a t o r yr o l eo f5 - u t r , w ec h o s et w or e g i o n st o c a r r yo u tb a s es u b s t i t u t i o nm u t a t i o n sb a s e do nt h er e s u l t so fd e l e t i o nm u t a t i o n s ，a n dt h e n g e n e r a t e dt h e i rc o r r e s p o n d i n gc o m p e n s a t o r ym u t a t i o n s b a s es u b s t i t u t i o nm u t a t i o n sw c i e p e r f o r m e do no n es t r a n do fas t e m , w h i c hw o u l dp o t e n t i a l l ya l t e rl o c a lr n a s t r u c t u r e t h e c o m p e n s a t o r ym u t a t i o n sw g i ep e r f o r m e dt or e s t o r et h eo r i g i n a ls e c o n d a r ys t r u c t u r eo ft h e w i l dt y p e5 - u 1 艮1 1 1 e s e5 u t rm u t a n t sw e r et r a n s l a t i o n a l l yf u s e dt ol a c z 1 1 1 er e s u l t a n t p l a s m i d sw e r es e p a r a t e l yi n n o d u c e di n t o 彪x a n t h u ad k l 6 2 2c e l l sb ye l c c t r o p o r a t i o na n d i n t e g r a t e da tp h 喀em x 8a t t a c h m e n ts i t e ( a u a ) i nc h r o m o s o m eb ys i t e s p e c i f i cr e c o m b i n a t i o n 耶1 ec h r o m o s o m a ll o c a t i o no fe a c hi n t e g r a t e dc o n s t r u c tw a sc o n f i r m e db ye i t h e rs o u t h e r n b l o t t i n go rp c r e f f e c to fv a r i o u sm u t a t i o n so f5 - u t ro nf r u a 1 a c ze x p r e s s i o nw a s e x a m i n e db ym e a s u r i n gt h es p e c i f i ca c t i v i t yo fb g a l a c t o s i d a s ed u r i n gd e v e l o p m e n t t o 岫d e r s t a n dh o wt h e5 i u t ra f f e c tt h ea b u n d a n c eo ft h e 挣址4m r n a ，w eu t i l i z e d r t - p c rt os t u d yt h ee f f e c to f5 i u t ro nt h es t a b i l i t yo f ，缸d 1 a c zm r n a n 峙a m o u n t so f f r u a - l a c zt r a n s c r i p t sc a r r y i n go rl a c k i n g5 ，- u t rw e r eq u a n t i t a t e da td i f f e r e n tt i m c p o i n t sa f t e r a d d i t i o no f r i f a m p i c i n r e s u l t s m 东南大学硕士学位论文 t h et h r e ed e - l e t i o nm u t a t i o n sa 1 1h a do b v i o u se f f c c t so n 砌d 1 a c ze x p r e s s i o nd u r i n g d e v e l o p m e n t n l es p e c i f i c a c t i v i t i e so f1 3 - g a l a c t o s i d a s ei n d k l 6 2 2 p d 2 k aa n d d k l 6 2 2 p d 3 k aw a sc o m p l e t e l ya b o l i s h e d ，w h i l et h ea c t i v i t yi nd k l 6 2 2 p d l k a r e d u c c dt o 5 0 c o m p a r e dw i t ht h ew i l dt y p ej 钆d l a c zt r a n s l a t i o n a lf u s i o n t h e 口g a l a c t o s i d a s e a c t i v i t yi nt h ed o i i i tm u t a t i o nd k l 6 2 2 p s l k aw a sa b o u t5 0 o ft h ew i l dt y p ef r u a 1 a c z t r a n s l a t i o n a lf u s i o n , a n di nd k l 6 2 2 p s 2 k aw a sa b s o l u t e l ya b o h s h e d n 憾b g a l a c t o s i d a s e a c t i v i t yi nt h e i rc o m p e n s a t o r ym u t a t i o n sw a sa b s o l u t e l ya b o l i s h e dt o o t h e 历叫一l a c zt r a n s c r i p tc a r r y m gt h ei n t a c t5 i u t ri nd k l 6 2 2 p f l k aw a sm o r e a b u n d a n ta n ds t a h i et h a nt h a tc a r r y i n gt h e5 二u t rd e l e t i o nm u t a t i o ni nd k l 6 2 2 d f 2 k a c o n e l u s i o u ： ( 1 ) t h e r ea r em u l t i p l er e g i o n si n p u a5 一tt h a ta r ei n v o l v e di np o s i t i v er e g u l m i o no f 户u ae x p r e s s i o n 砸sk i n do fr e g u l a t i o ni ss e q u e n c e - d e p e n d e n t t h es e c o n d a r ys t r u c t u r eo f t h e5 u 1 rr n a m a yh a v en oe f f e c to nt h er e g u l a t i o no f 加“e x p r e s s i o n , o rt h er e g u l a t o r y r o l eo f t h es e c o n d a r ys t r u c t u r e ，i f a n y , m u s tb co nt h eb a s i so f i t ss p e c i f i cs e q u e n c e ( 2 ) t h eu p - r e g u l a t e de f f e c to f t h e5 二l r mo nt h ea b u n d a n c eo f f , 训m r n ai sd u et ot h e e n h a n c c ds t a b i l i t yo f t h em r n a k e y w o r d s ：m y x o c o c c u sx a n t h u s ，f r 9 4 ，5 - u t rd e v e l o p m e n t ，r e g u l a t i o n 东南大学硕士学位论文 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：j 垫! 仝导师签名： i v 1 上j l 刖f吾 黏细菌为革蓝氏阴性土壤菌，具有多细胞发育结构。在营养缺乏的环境下，多达 1 0 个细胞向一个中心有序聚集，形成子实体( f r u i t i n gb o d y ) ，子实体内部的细胞随发育 进程而渐渐变短，最终分化为圆形的黏孢予( m y x o s p o r e ) ，若恢复营养的供给，孢子则重 新萌发开始营养性生长的过程。粘细菌按系统分类属于真细菌，但其发育过程与真核生 物存在相似性，如定向性细胞运动、多细胞形态发生、细胞分化、基因的有序表达及真 核样细胞信号传导级联系统等。正由于黏细菌具有这种多细胞的发育周期，它成为研究 原核生物发育的良好模型。 粘细菌的发育过程涉及一系列时空特异性基因的转录、表达，而这一切都受一套复杂 的发育程序调控，由精确的信号传导系统控制。f r u a 是黏细菌中阐明的第一个发育特异 性转录因子，它是决定发育前期细胞定向聚集和后期细胞分化的c 信号转导通路中的一 种信号转导蛋白，调节一系列发育相关基因的表达。阻断f r u a 的功能后黏细菌不能形成 多细胞结构的子实体，细胞也不能分化为黏孢子。f r u a ：表达始于发育早期，新生子实体 形成前夕达到高峰，随后f r u am r n a 及其表达产物急剧下降，提示f r u d 的表达受时空的 严格调控。目前对这种调控的认识主要集中在转录水平。例如，在f r u a - 1 5 4 至- 1 0 7 区 域存在 d r p c 结合位点，通过与蛋白因子p c 结合激活f r u g 转录。m r p c 磷酸化后与f r u a 的 结合能力下降，f r u a 表达量减少。疗谢基因+ 7 8 至+ 9 4 的x b s 位点可能与f r u a 在营养性生 长阶段的表达受抑有关。虽然f r u a 的表达不依赖c 信号，但f r u a 启动子区的c b o x 和一 段5 一b p 序列对该基因仍具有转录促进作用。 鉴于f n a a 对黏细菌正常发育的重要性，用多级调控方式解释f r u a 表达的时空特 异性可能是比较合适的。对加4 基因结构的分析发现，加“m r n a 5 端存在由2 3 5 个核 苷酸( m ) 组成的先导序列，如此长的5 - u t r 在细菌乃至真核生物中均不多见。本实 验室前期工作表明将长达2 3 5 n t 的5 - u t r 删除后向叫在发育阶段的表达完全受抑，提 示该区域存在加“发育特异性表达所需的顺式元件或者调节蛋白的作用位点。对 5 i u t r 的4 个区域进行连续的缺失突变，发现这些突变均明显抑制报告基因的表达( 吴 倩等，未发表) 。这种抑制作用可能是因为删除区域本身的碱基序列重要，也可能是因 为删除突变改变了其余部位r n a 的二级结构所致。此外，已有证据显示加d5 - u t r 通过影响转录本的丰度及翻译效率调节自身基因的表达( 郑颖等，未发表) 。本论文拟进 一步分析5 i u t r 顺式调节作用的结构基础及分子机制。 本实验包括二部分，第一部分：5 - u t r 影响加“发育特异性表达的结构基础；第 二部分：5 - u t r 对历崩m r n a 的丰度及稳定性的影响。 文献综述 文献综述 5 - u t r 在基因表达调控中的作用 从m r n a 的5 端到起始密码子a u g 之间的不翻译序列称为5 非翻译区，即5 _ u t r 。 目前越来越多的研究表明，5 一u t r 在原核或真核生物的基因表达调控中都发挥了重要 的作用“”，其作用机制及影响效果多种多样。一般认为5 一u t r 通过调控目的基因的转 录、翻译及其稳定性影响基因的表达；这种调节作用可以通过其内部顺式作用元件或局 部形成的特定二级结构单独发挥作用1 8 丑】，也可以结合多种调节因子后发挥调节作用。 已知的与5 一u t r 结合的因子包括特定的蛋白f 2 ， 0 1 脚】、小的非编码反义r n a 1 , 1 9 、特定的 代谢产物等“u j 。如图l 所示。 图1 各种调控园子结合5 - u t r 示意图【1 8 】 一5 - u t r 调控基因表达的基本机制 5 一u t r 可以形成特定的终止子一抗终止子结构调节基因的转录，对大肠杆菌的研 究中发现这种特定的结构在无诱导物时，多数转录本在先导序列中一处终止转录；有诱 导物时，具有抗转录终止功能的蛋白质分子招募多种转录因子形成抗转录终止复合物， 修饰r n a 聚合酶，使其不能识别5 - u t r 内的转录终止子，通读至下游基因“”。 翻译调控的关键是核糖体与m r n a 翻译起始位点的结合。原核或真核生物体内存在 一些特定的蛋白能够与核糖体竞争性的结合5 一u t rr n a ，调控m r n a 翻译。例如核糖 体蛋白既可与r r n a 结合，又可与m r n a 的起始部位结合，当这些蛋白质合成量过多 到与r r n a 结合后还有剩余或其合成早于r r n a 时，即可与m r n a 结合，阻碍自身基 因表达。核糖体结合位点( r b s ) 可形成特定的二级结构，影响核糖体的结合，调控m p , , n a 翻译。例如大肠杆菌中某些抗性基因其r b s 可以形成特定的二级结构，阻止核糖体的结 合，抑制翻译，当环境发生改变，如少量的抗生素存在时，5 一u t r 内前导肽翻译，其 产物与抗生素共同作用，改变r b s 二级结构，导致核糖体顺利结合，从而影响其翻译。 5 一u t r 对其r n a 的稳定性调控在基因表达调控中同样发挥了重要的作用，多数 m r n a 的降解方向主要由5 端到3 端【l l 3o j ，其降解关键步骤主要发生在5 一u t r 内【9 】。 对大肠杆菌的研究认为主要有两种r n a 降解机制u “，一种是r n a s e e 识别机制：r n a s e e 是一种r n a 内切酶，主要定位于胞质膜1 2 2 ，识别特定序列的单链r n a 。相对于三磷酸化 的5 端，一磷酸化的形式更利于r n a s e e 识别 2 4 , z 5 。r n a s e e 可与s 1 蛋白竞争性的识别 东南大学硕士论文 a u 富集区【2 l l 。s 1 蛋白是3 0 s 亚基中的一员啪j ，有助于其识别m r n a5 端，稳定三元复 合体结构。大肠杆菌5 一u t r 内存在a u 富集区，一般位于r b s 附近，利于3 0 s 核糖体 结合，促进m p , n a 的翻译，可导致其稳定性加强【2 i j ；而r n a s e e 竞争性结合a u 富集区后， 则促进m r n a 的降解p 。所以r n a 降解的限速步骤在于r n a s e e 与3 0 s 核糖体对5 - u t r r n a 的竞争性结合；另一种是r n a s e i 降解机制：r n a s e i i i 可识别并降解双链r n a 。大肠 杆菌中h f q 是一种r n a 伴侣蛋白，帮助小的非编码反义r n a 识别m r n a5 一u t r 内互补 序列u z j ，如帮助r y h b 与s o d bm r n a5 一u t r 内互补序列结合u j ，r n a s e i l l 可识别r y h b 与s o d bm r n a 复合体，从而降解r y h b 及s o d bm r n a 。r y h b 与s o d bm r n a5 一u t r 内互 补序列结合可导致5 一u t r 二级结构发生改变，更利于r n a s e e 的结合。具体作用方式 见图2 。m r n a 还需要其它酶及因子构成复合体降解r n a t j 。目前认为第一种降解机制发 挥主要的作用，但有些r n a 降解主要是由小的非编码反义i n a 互补结合引起，所以第二 种机制也可能起着关键性的作用。m r n a 翻译与稳定性之间也存在联系，可能是核糖体 与m r n a 结合后，阻止r n a s e 的结合，加强了m r n a 的稳定性。 i | 。彗 ：t 0 鼍= = ；= 篇 丫i 氧一h f q 图2 r n a s e e ，h f q ，$ o d bm r n a ，r n a s i i i 结合示意图 二5 - u t r 调控基因表达的几种模式 1 5 - u t r 通过与n c r n a 作用调控基因表达 最近研究发现大量能与5 一u t r 互补的小分子反义r n a ( n c r n a ) 【2 0 j ，如f i n p ，s o k ，r y h b 等等。n c r n a 在转录后调控中发挥重要的作用，可以改变翻译效率或者m r n a 的稳定性【l 卅。 n c r n a 主要有两种来源，一种是由目的基因的编码链直接转录生成，这类n c r n a 与m r n a 的结合完全互补。另一类l l c r n a 则是由一些特定位置的核苷酸转录生成，数量可随营养 的缺乏、p h 的改变及温度的变化而变化。它们可以结合多种目标r n a ，一般需要r n a 伴 侣蛋白h f q 协同例。h f q 可能帮助n c r n a 识别核苷酸结合位点或阻止核酸内切酶对n c r n a 的降解例，h f q 与r n a s e e 具有相同的核苷酸结合部位。n c r n a 对翻译效率的影响可通过 与核糖体竞争性的结合于m r n a 的r b s 位点，阻止目的m r n a 翻译，或者与m r n a5 端 互补结合，阻止m r n a 自身形成发夹结构，促进目的m r n a 翻译。小的非编码r n a 同时对 m r n a 的稳定性也有影响，如r y h br n a 诱导目的r n a 迅速降解，其作用机制是通过n c r n a 与5 一u t r 互补结合后抑制m r n a 翻译，未与核糖体结合的m r n a 通过r n a s e e 或r n a s e 介导降解。如图3 4 菇k手； m + 舢 掣您罄 酬、 屯器 文献综述 图3 小的非编码r n a 对目的r n a 翻译及稳定性影响 1 8 】 2 5 - u t r 与小分子代谢产物作用调控基因表达 特定的代谢产物在基因表达调控中也发挥重要的作用，主要通过代谢产物与 5 一u t r 内的核糖开关( r i b o s w i t c h ) 的结合而发挥作用1 。核糖开关是一种反馈调节 机制，它不需要任何蛋白质或核糖体作为中介，由r n a 直接感受环境中代谢物的变化，通 过形成选择性茎环结构，在转录延伸和翻译起始水平调节基因表达。因这类m r n a 可以直 接感受周围环境中的代谢物质的变化，又可称为r n a 感受器。一般来说代谢产物与它所 调节的m r n a 间都存在密切的关系，例如m r n a 表达的蛋白参与了代谢产物的运输或者合 成。代谢产物与核糖开关结合后，特定的选择性茎环结构可以形成终止子或抗终止子结 构，调控基因的转录。两者结合后还可以调整5 一u t r 二级结构，使得翻译起始位点暴 露或更隐蔽，相应的调控m r n a 的翻译，其作用模式见如图4 。m r n a 的翻译抑制同样可降 低其稳定性。核糖开关结构复杂“”，其与配体的识别有严格的特异性，如枯草芽孢杆菌 内的l y s c 基因5 一u t r 内存在的核糖开关，可特异的识别左旋一赖氨酸，其类似物如右 旋一赖氨酸及鸟氨酸则不能与核糖开关结合。传统的观点认为一般在这类m r n a 链上只存 在一个核糖开关，新的观点则认为可以存在一前一后两个核糖开关结构域，从而对不同 的代谢物质作出反应“”。核糖开关还可以识别特定的药物如抗生素及离子，从而提供新 的抗生素靶标嘲。 图4 代谢产物与核糖开关作用示意图及其对基因表达的影响 1 0 】 东南大学硕士论文 3 5 - u t r 与特定的蛋白相互作用调控基因表达 目前对5 一u t r 的调控机制的研究发现大部分调控都有蛋白的参于作用，一些特定 的蛋白可与5 一u t r 内顺式作用元件结合4 j ，从而影响基因的表达。有研究表明，一种 细胞核内编码的蛋白n a c 2 可以与5 一u t r 内特定的顺式作用元件结合，从而阻止了 r n a s e 与核苷酸的结合，防止m r n a 发生核溶解 6 1 ，提高其稳定性。s l 蛋白与r n a s e e 竞 争性结合a u 富集区，亦提高m r n a 的稳定性。同时s l 蛋白构成3 0 s 亚基，有助于3 0 s 亚基识别5 端序列，从而提高m r n a 的翻译j 。部分序列特异性的蛋白与m r n a5 - u t r 结合后，可以阻止翻译起始复合物的形成，起到翻译抑制作用【2 6 l 。 4 5 - u t rr n a 自身结构在基因表达调控中的作用 部分m r _ n a5 - u t r 内存在短编码序列，在原核或真核内可编码小分子肽田】。这种 前导肽一般少于2 8 个氨基酸，可以顺式调控下游主要编码序列的表达。一些小分子肽 发挥作用是序列特异性的，如果在其短的编码序列内进行错义突变，它们对下游基因的 表达调控作用则改变。分析这种小肽可能是通过与特定的蛋白或r n a 结合，阻止核糖体 从前导序列的终止密码子上释放，抑制了三元复合体在下游m r n a 上的顺利组装，在真 核生物内可能影响了下游编码序列的翻译起始扫描过程 3 5 1 ，导致翻译衰减。对原核生物 的研究发现这种小肽可以促进下游m r n a 的翻译，可能通过抑制核糖体从前导序列上释 放，使邻近的下游m r n a 起始翻译区二级结构改变，导致s d 序列进一步暴露。5 一u t r 对翻译的影响同时影响了m h n a 的稳定性，核糖体与m p , n a 结合后可以抑制r n a s e 对m r n a 的降解。 5 - u t r 自身形成的特定的二级结构可影响基因的转录“、翻译效率f 1 5 , 2 7 2 9 及m r n a 的稳定性j 。5 - u t r 内形成终止子一抗终止子结构，可影响下游基因的转录。无诱导 物时，多数转录本在先导序列中的终止子处终止转录；有诱导物时，抗终止子蛋白被激 活阻止这种早期的转录终止。5 - u t r 形成的二级结构可以促进m r n a 的翻译，可能这种 结构拉近了s d 序列与a u g 的距离，或者在一些不存在s d 序列的翻译起始点，形成特定 的二级结构后使一些短的序列重新排列，更适合3 0 s 核糖体表面。5 一u t r 内部可形 成特定的茎一环结构，阻止5 端依赖的l l n a 降解f 3 1 1 ，加强m p , n a 的稳定性，这种加强稳 定性作用有时需要3 0 s 核糖体共同结合到5 一u t r 。其作用机制可能是茎一环结构封闭 了r n a s e 与5 一u t r 的结合位点，或者这种二级结构被特定的蛋白识别并结合，同样阻 碍了r n a s e 与5 一u t r 的结合，延迟r n a 降解的起始速度 2 1 。5 一u t r 内部增强子可与 1 6 sr n a 互补结合瞵】，促进翻译。m r n a5 - u t r 同时还可以感知外界温度的变化，其 m r n a 5 - u t r 在不同温度诱导下可以形成不同的二级结构，调控基因的表达。 众多的研究表明，m r n a5 一u t r 通过多种方式影响基因的表达，在m r n a 的转录及 转录后调控中发挥了重要的作用。对5 一u t r 的研究可以更清楚的了解基因的表达调控 机制。 6 文献综述 参考文献： 1 a f o n y u s h k i nt v e c e r e kb ，m o l li ，b 1 髂iu ，k a b e r d i nv r 2 0 0 5 ，b o t hr n a s eea n d r n a s ei i ic o n t r o lt h es t a b i l i t yo fs o d bm r n au p o nt r a n s l a t i o n a li n h i b i t i o nb yt h es m a l l r e g u l a t o r yr n a r v h b n u c l e i c a c i d sr e s 3 3 ( 5 ) ：1 6 7 8 8 9 2 a n t h o n i s e ni l ，s a l v a d o rm l ，k l e i nu 2 0 0 1 ，s p e c i f i cs e q u e n c ee l e m e n t si nt h e5 u n t r a n s l a t e dr e g i o n s 啦r b c la n dd f d bg e n em r n a ss t a b i l i z et r a n s c r i p t si nt h ec h l o r o p l a s t o f c h l a m y d o m o n a sr e i n h a r d t i i r n a 7 ( 7 ) ：1 0 2 4 - 3 3 3 a r t h u rd c 。g h e t u 觚g u b b i n sm j ，e d w a r d sr f r o s tl s ，( l o v e rj n 2 0 0 3 ，f i n oi sa n r n ac h a p e r o n et h a tf a c i l i t a t e ss e n s e - a n t i s e n s er n ai n t e r a c t i o n s e m b oj 2 2 ( 2 3 ) ：6 3 4 6 5 5 4 b e c h h o f e rd h z e nk h 19 8 9 m e c h a n i s mo fc r y t h r o m y c i n i n d u c e de r m cm r n a s t a b i l i t yi nb a c i l l u ss u b t i l i s jb a c t e r i 0 1 1 7 1 ：5 8 0 3 - 5 8 1 1 5 b o n ii v , a r m m o n o v av s ，t z a r e v an v , d r e y f u sm 2 0 0 1 ，n o n - c a n o n i c a lm e c h a n i s mf o r t r a n s l a t i o n a lc o n t r o li n b a c t e r i a ：s y n t h e s i s o fr i b o s o m a l p r o t e i ns i e m b 0 j 2 0 ( 1 5 ) ：4 2 2 2 3 2 6 b o u d r e a ue n i c k e l s e nj 。i 艇l a l r es d ，o s s e n b u h lf ，r o c h a l xj d 2 0 0 0 ，1 1 】cn a t 2g e n eo f c h l a m y d o m o n a se n c o d e s ac h l o r o p l a s tt p r - l i k ep r o t e i ni n v o l v e di np s b dm r n a s t a b i l i t y e m b 0j 1 9 ：3 3 6 每- 3 3 7 6 7 c a r p o u s i sa j 2 0 0 2 n 坨e s c h e f i c h i ac o l ir n ad e g r a d o s o m e ：s t r u c t u r e f u n c t i o na n d r e l a t i o n s h i pi no t h e rr i b o n u c l e o l y t i cm u l t i e n z y m ec o m p l e x e s b i o c h e ms o ct r a n s 3 0 ( 2 ) ：1 5 0 5 8 c a s t a np ，d ep e d r o r i s c oc ，v a l l e sc ，f e r n a n d e zl a ，s c h w a r zh ，b e r e n g u e rj 2 0 0 1 ， m u l t i p l er e g u l a t o r ym e c h a n i s m sa c to nt h e5 u n t r a n s l a t e dr e g i o no f t h es - l a y e rg e n ef r o m t h e r m u st h c n n o p h i l u s 聃8 jb a e t e r i 0 1 1 8 3 r 4 ) ：1 4 9 1 - 4 9 c o b u mg a , m a c k i eg a 1 9 9 9 ，d e g r a d a t i o no fm r n ai ne s c h e r i c h i ac o l i ：a l lo l d p r o b l e mw i t hs o m en e wt w i s t s p r o g n u c l e i ca c i dr e s m 0 1 b i 0 1 6 2 ：5 5 - 1 0 8 1 0 c o p p i n sr l h a l lk b 。g r o i s m a ne a 2 0 0 7 。n 坨i n t r i c a t ew o r l do fr i b o s w i t c h e s c u r t o p i nm i e r o b i 0 1 11 d i m a r ij f , b e c h h o f e rd h 1 9 9 3 i n i t i a t i o no fm r n ad e c a yi nb a c i l l u ss u b t i l i s m 0 1 m i c r o b i 0 1 7 ：7 0 5 7 1 7 1 2 g e i s s m a n nt a ，t o u a t id 2 0 0 4 ，h f q , an e wc h a p e r o n i n gr o l e ：b i n d i n gt om e s s e n g e rr n a d e t e r m i n e sa c c e s sf o rs m a l lr n a r e g u l a t o r e m b oj 2 3 ：3 9 岳4 0 5 1 3 g i l b e r ts d b a t e yr t 2 0 0 6 r i b o s w i t c h e s ：f o i da n df u n c t i o n c h e mb i 0 1 1 3 ( 8 ) ：8 0 5 7 1 4 g l a t ze n i l s s o nr p , r u t b e r gl ，r u t b e r gb 1 9 9 6 ，ad u a lr o l ef o rt h eb a c i l l u ss u b t i l i s g l p dl e a d e ra n dt h eg l p pp r o t e i ni nt h er e g u l a t e de x p r e s s i o no fg l p d ：a n t i t e r m i n a t i o na n d c o n 仃o lo f m r n as t a b i l i t y m o lm i c r o b i 0 1 1 9 ：3 1 9 3 2 8 1 5