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2014-02-05T06:40:41Z

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{{百科小图片|bk7tu.jpg|[[多顺反子]]}}
在[[原核细胞]]中，通常是几种不同的mRNA连在一起，相互之间由一段短的不编码[[蛋白质]]的间隔序列所隔开，这种mRNA叫做多顺反子mRNA。这样的一条mRNA链含有指导合成几种蛋白质的信息。

顺反子的概念来自遗传学中的顺反[[重组]]试验，是确定交换片段究竟在一个[[基因]]内还是属于两个基因的试验，简言之，一个顺反子就是一个基因，多顺反子就是多个基因。[[真核生物]]中也有多顺反子，比如C.elegans共有13500个基因，约25%的是多顺反子(polycistronicmRNA)。

多顺反子见于[[原核生物]]意指一个mRNA[[分子]]编码多个[[多肽]]链。这些多肽链对应的DNA片断则位于同一[[转录单位]]内，享用同一对起点和终点。　　
==存在范围和性质==
mRNA存在于[[原核]]和真核生物的[[细胞质]]及[[真核细胞]]的某些[[细胞器]]（如和）中。RNA[[病毒]]和RNA[[噬菌体]]中的RNA既是[[遗传信息]]的载体又具有mRNA的功能。生物体mRNA种类的多少与生物进化水平有关,高等生物所含的遗传信息多，mRNA的种类也多。生物体内某种mRNA的含量根据需要而有不同，如5龄蚕后部[[丝腺]]体的主要任务是快速合成大量[[丝心蛋白]]，因而编码丝心蛋白的mRNA含量特别多。有些[[细菌]]需要不断适应外部环境，其体内编码某些[[诱导酶]]的mRNA的含量也较多。

原核和真核生物mRNA有不同的特点：①原核生物mRNA常以多顺反子(见)的形式存在，即一条mRNA链编码几种功能相关联的蛋白质。真核生物mRNA一般以单顺反子的形式存在，即一种mRNA只编码一种蛋白质。②原核生物mRNA的[[转录]]与翻译一般是[[偶联]]的，即转录尚未完毕,蛋白质的[[转译]]合成就已开始。真核生物转录的mRNA[[前体]]则需经后加工，加工为成熟的mRNA与蛋白质结合生成[[信息体]]后才开始，工作信息体中蛋白质与RNA之比约为3。③原核生物mRNA半寿期很短,一般为几分钟，最长只有数小时(RNA噬菌体中的RNA除外)。真核生物mRNA的半寿期较长，如[[胚胎]]中的mRNA可达数日。④原核与真核生物mRNA的结构特点也不同。

[[一级结构]]与功能的关系：原核生物mRNA一般5＇端有一段不翻译区，称前导顺序，3＇端有一段不翻译区，中间是蛋白质的[[编码区]]，一般编码几种蛋白质。如[[大肠杆菌]][[乳糖]][[操纵子]]mRNA编码3条多肽链;[[色氨酸]]操纵子mRNA编码5条多肽链。也有单顺反子形式的细菌mRNA，如大肠杆菌[[脂蛋白]]mRNA。原核生物mRNA分子中一般没有[[修饰核苷]]酸，也没有5＇端帽子结构和3＇端[[聚腺苷酸]]尾巴。在原核生物mRNA的起始[[密码子]](AUG)附近（5＇方向上游）的一小段长短不等的顺序，含有较多的嘌呤核苷酸，被称为SD顺序。它能和[[核糖体]]小[[亚基]]上的16SrRNA的3＇端富含[[嘧啶核苷酸]]的区域配对结合，有助于带有[[甲酰甲硫氨酸]]的起始tRNA识别mRNA上的起始密码(AUG)，使[[肽]]链合成从此开始。这段顺序是1974年由J.夏因和L.达尔[[加诺]]发现的，所以称为SD顺序，也称[[核糖体结合部位]]。原核生物mRNA的编码区一般编码几种功能上相关联的蛋白质，两种蛋白质的编码区之间常有一小段不翻译的顺序，叫做[[间隔区]]。有的噬菌体RNA中2个相邻的顺反子共用一段相同的编码顺序，例如，M噬菌体RNA中的[[溶菌]][[蛋白]]编码区共225个[[核苷酸]]中有189个核苷酸是由相邻两个蛋白质共用的。原核mRNA与[[真核]]mRNA一样使用同一套[[三联体密码]]子（真核生物[[线粒体]]mRNA有例外）。原核生物合成氨基酸的操纵子mRNA的5＇端前导顺序上有一段顺序称作弱化子。弱化子具有两种可以互变的[[构象]]，其中一种构象是[[转录终止]]的信号，能使转录中止（或衰减）。衰减调节是原核生物合成氨基酸的调控方式之一。

真核生物mRNA（细胞质中的）一般由5＇端帽子结构、5＇端不翻译区、翻译区（编码区）、3＇端不翻译区和3＇端聚腺苷酸尾巴构成。分子中除G构成帽子外，常含有其他修饰核苷酸，如A等。5＇端帽子结构通常有3种类型，即：G（5＇）ppp(5＇)N；G(5＇)ppp(5＇)N和G(5＇)ppp（5＇）N。图1b［真核生物mRNA结构示意图b5＇端帽子结构式，表示[[碱基]]，表示碱基是帽子的[[化学]]结构，N右边的m代表[[核糖]]2＇位[[羟基]]的[[甲基化]]。真核细胞线粒体中的mRNA无帽子结构。一般认为帽子的功能与翻译的启动有关。许多真核生物mRNA(如[[珠蛋白]]mRNA)除去帽子后翻译效率大大降低。5＇端不翻译区，也叫前导顺序。不同的真核mRNA的前导顺序长度不同，有的只有10个核苷酸,有的则有200个核苷酸。与原核mRNA相似，真核mRNA5＇端不翻译区中常有一段顺序与核糖体小亚基上的18SrRNA的3＇端的一段顺序互补并结合，这种结合与真核mRNA的翻译启动有关。

翻译区(编码区)使用的密码子除线粒体（如人、牛和[[酵母]]线粒体）外与原核生物mRNA是一样的。真核生物mRNA的起始密码子都是AUG。真核和原核生物mRNA使用的密码子也都有“简并现象”，即几种不同的密码子翻译出同一种氨基酸，但不同的mRNA中简并密码子的利用率是不同的，真核与原核生物之间的差别就更大。mRNA的[[终止密码子]]有3个（UAG、UGA和UAA），其功能是停止翻译，一般只用一个终止密码子就能使翻译停止。有的mRNA有2个连续的终止密码子（见）。3＇端不翻译区的长短在不同的mRNA上有所不同，β珠蛋白mRNA只有39个核苷酸,而[[卵白蛋白]]mRNA则有637个核苷酸。真核生物mRNA3＇端不翻译区常有AAUAA(A)或AUUUA(A)等顺序，它们和识别多聚A[[聚合酶]]及装配多聚A尾巴有关。除个别[[组蛋白]]mRNA外，真核生物mRNA3＇端均有多聚A尾巴3＇端多聚A尾巴的长度随来源不同而不同,且随mRNA的老化而变短,通常有20～200个A多聚A与mRNA稳定性及mRNA从[[细胞核]]转到[[细胞浆]]中有关。　　
==新型的表达系统==
此处描述的是一个新型的表达系统，用以从一个单一多顺反子构建体中产生目的[[多基因]]产物。尤其是，该表达系统包含一个顺反子载体，能够在真核[[宿主]][[细胞]]中表达功能[[抗体]]，其中载体在5′-3′方向上至少包含下面的可操作连接的元件：在真核细胞可操作的[[启动子]]；编码至少[[抗体轻链]]可变区的DNA序列；内部核糖体进入[[位点]](IRES)；以及至少一个编码[[抗体重链]]的DNA序列。也公开了包含多顺反子[[表达载体]]的哺乳动物细胞，和一种在用多顺反子表达载体[[转染]]的哺乳动物细胞中产生功能抗体的方法。　　
==新[[分节基因]]==
来自德国科隆大学遗传学系的Jo&euml;lSavard、DiethardTautz等人发现拟谷盗（Tribolium，一种昆虫）中的一个分节基因（Segmentationgene，负责昆虫身体分节的基因）能够产生一种克编码多种保守肽的多顺反子mRNA。

昆虫的分节基因是早期胚胎产生[[体节]]必须的。在这篇论文中，德国的研究人员描述了拟谷盗的分节基因的gap家族的一个成员mlpt。Mlpt基因的敲除会导致昆虫[[腹节]]变成胸节，从而使胚胎产生多达10对足。{{百科小图片|bk7tv.jpg|分节基因}}研究人员证实在mlpt和已知的拟谷盗gap基因之间发生着交互调节反应，在表明mlpt本身就是一个gap基因（裂缺基因）。Mlpt基因能反映出一种不同寻常的结构，因为它编码一种多顺反子mRNA，而这种mRNA又编码四种肽。

由于在其他昆虫[[基因组]]中也发现了具有多顺反子排列的[[同源]]基因，因此研究人员推测Mlpt似乎是真核细胞中这种先前未知的基因结构的原型。　　
==新[[基因簇]]转录==
[[核仁]]小分子RNA(snoRNA)是一类在真核生物核糖体[[生物合成]]过程中起重要作用的小分子RNA。通过计算机分析国际分子[[生物学]]数据库及实验的方法，在酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)中发现和鉴定了一个的snoRNA(Z8)及其特殊的基因组织.Z8snoRNA基因位于酿酒酵母第13号[[染色体]]上，是酵母snoRNA基因簇的第1个基因，编码boxC/D类反义snoRNA.结构分析指出该snoRNA指导25SrRNA中第2421位[[尿苷酸]]的核糖的甲基化。用遗传学方法将该基因缺失后，其对应位点的甲基化被取消，但细胞的生长并未受到影响。Z8snoRNA基因的上游247位，有一UsnoRNA启动子保守元素。RTPCR的结果证明，Z8与该基因簇中其他snoRNA(Z7和Z6)基因共同转录成一个多顺反子的snoRNA前体，然后再被加工成熟，这是一种新的snoRNA[[基因表达]]方式。　　
==应用前景==
1、根据已发表的相关序列，分别设计[[引物]]，通过PCR技术克隆了一系列构建水稻[[质体]]多顺反子定点整合表达载体所需的元件：质体核糖体(16S)RNA操纵元启动子（Prrn）、质体psbA基因3′端[[终止子]]（psbA3′）、[[氨基糖苷]]3′-[[腺苷]][[酰基转移酶]]基因（aadA）、水稻质体基因组高频[[同源重组]]片段(psbC/trnG，大小3362bp)，命名为crDNA、[[甘露聚糖酶]]基因（man）、绿[[荧光蛋白]]基因（gfp）。构建了水稻质体多顺反子定点整合表达载体pLM21(-psbC-Prrn-RBS-man-RBS-gfp-RBS-aadA-psbA3′-trnG-)。将该载体用[[基因枪]]轰击烟草叶片5枪，用添加了[[壮观霉素]]的选择[[分化]][[培养基]]筛选。结果获得质体转基因烟草4株。用PCR、[[激光扫描]]和Westernblot等方法检测都证实man、gfp、aadA三个基因且均得到表达，用RFLP证实表达盒整合到烟草质体基因组中。

2、利用脑[[心肌炎]]病毒(EMCV)及[[脊髓灰质炎]](Polio)病毒内核糖体进入位点(IRES)，连接mIL-12p40及p35cDNAs和筛选基因[[新霉素]][[磷酸转移酶]](NeoR)，克隆至[[逆转录病毒]]载体pGCEN中，使三个基因同时受逆转录病毒载体5′端LTR启动子控制，转录至同一mRNA[[转录本]]上，通过不同机制翻译成蛋白质，从而构建成多顺反子逆转录病毒载体，即pGCEN/mIL-12。在LipofectAMINE介导下将pGCEN/mIL-12转染包装细胞PA317，G418筛选，直至出现阳性克隆，挑取抗性克隆，扩大培养，收集上清，用小鼠成纤维细胞NIH3T3测定病毒[[滴度]]。然后用重组转录[[病毒感染]]小[[鼠肝]]癌细胞MM45T.Li.G418筛选，直至出现抗性克隆，扩大培养，对阳性克隆进行鉴定。结果是由PA317包装细胞产生的重组逆转录病毒的滴度为5×105CFU/ml，将其[[感染]]小鼠肝癌细胞MM45T.Li,后经PCR及Southernblot证明，[[外源基因]]已整合至小鼠肝癌细胞基因组中，RT-PCR及Northernblot分析外源基因在mRNA水平上的表达，并证实mIL-12p40及p35cDNA和NeoR基因转录在同一mRNA上。ELISA显示mIL-12的表达量48h为10ng/106细胞。并且M45/mIL-12培养上清能刺激人外周血单个核细胞[[增殖]]及诱导小鼠[[脾细胞]]IFN-γ的产生(160U/ml)。

3、目前一种新的[[基因治疗]]策略，即将不同[[耐药]]谱基因导入正常[[骨髓]][[造血干细胞]]之获得耐药[[表型]]，加大造血细胞与[[肿瘤细胞]]克隆之间对[[化疗]][[耐受性]]的差别，增加骨髓对化疗的耐受性，以便能施行[[大剂量化疗]]、多次重复给药使之最大限度清除肿瘤细胞，发挥化疗效，为保护和及时恢复造血功能提供了可行性。

本研究项目中造血干细胞采用的是脐血干细胞［wangjishi,etal.LeukemiaReaearch.2002,26(3)281-288;实验生物学报2001,34(3)227-233］\外周血CD34+细胞［wangjishi,FangQinetaL.AxtaPharmacologicaSinica.2001,22(10):949-955］和小鼠骨髓细胞，转染[[靶细胞]]显示对[[化疗药物]]的抗性增加。有效表达，增加了细胞对[[亚硝基]]类药物（如BCNU）的耐爱性，证实该基因具有明显的[[细胞生物学]]效应。同进通过体外诱导[[突变]]技术获得了突变型MGMT，并成功构建到逆转录病毒载体上。本研究为同内首次以RT-PCR方法从人肝组织克隆了06-[[甲基鸟嘌呤]]-DNA-[[甲基转移酶]]（MGMT）基因，与人类基因文库MGMT基因[[同源性]]比为100%，将该基因导入靶细胞后显示有效表达，增加了细胞对亚硝基类药物（如BCNU）的耐受性，证实该基因具有明显的细胞生物学效应。同进通过体外诱导突变技术获得了突变型MGMT，并成功构建到逆转录病毒载体上。

本研究课题构建了国内外尚未报道的含ALDH1、ALDH3基因与IRES-MDRI基因的双顺反子逆病毒表达载体。同时证实了ALDH1、ALDH3均有抗活性[[环磷酰胺]]作用。在多顺反子逆病毒表达载体GLNA-MGMT-NEOR-IRES-MDRI中，利用NEOR基因和MDRI的双重作用建立了双标记系统。研究中涉及到了DNA序列分析，乒乓效应，RT-PCR，PCR，NORTHERNBLOT，WESTERNBLOT，FACS，MTT、建立高滴度产病毒细胞体系和安全高效的[[基因转移]]系统。

[[分类:生物化学]][[分类:微生物]][[分类:分子生物学]]

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