生科院陸劍實驗室在Trends in Biochemical Sciences撰寫綜述總結uORF的功能和演化規律

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生科院陸劍實驗室在Trends in Biochemical Sciences撰寫綜述總結uORF的功能和演化規律

2019年4月17日aaaa,sunbet申博平台生命科學學院蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室成員盧健應邀在“分子生物學評論”上發表題爲“生物化學中的真相”的演講aaaa。《生物化學趨勢》(生化科學趨勢)aaaaa。關於真核生物上游ORFs功能和進化的綜述文章總結了uORF的最新研究進展以及該領域尚未解決的問題aaaaa。 TR

圖1. uORF介導的翻譯調控aaa。 (A)當核糖體與含有uORF的mRNA翻譯時可能發生的三種情況(泄漏掃描aaa,重新起始aaaa,停滯/解聚)aaaa,並且uORF對CDS翻譯起始的總體效果具有抑制作用aaaa。 (B)uORF的分類

mRNA翻譯調控在真核生物的各種生命活動中起重要作用aaaaa。 mRNA翻譯分爲四個步驟:翻譯起始aaa,延伸aaaa,終止和核糖體再循環aaaaa,其中翻譯起始是確定mRNA翻譯速率的關鍵步驟aaa。 uORF是一個開放閱讀框aaa,在CDS上游具有起始密碼子aaa,並且可以通過與核糖體的競爭性結合來抑制CDS的翻譯起始(圖1)aaaaa。 uORF廣泛存在於幾乎所有真核生物中aaaa,並且uORF包含在轉錄組中約一半mRNA的5'非編碼區中aaaaa。然而aaaa,在過去的幾十年中aaa,人們對uORF的理解主要基於一些基因aaa,如GCN4和ATF4aaaa。大多數uORF在基因組中的功能和進化仍缺乏系統研究aaaaa。近年來aaa,隨着RNA測序和核糖體分析技術的發展aaaa,越來越多的研究從基因組水平系統地分析了uORF的功能和進化aaaa,極大地促進了該領域的發展aaa。

陸健實驗室此前發表了一篇題爲“核糖體佔據的全基因組圖譜aaaaa,提供了對果蠅發育過程中uORF的適應性進化和調節作用的見解”(Zhangaaaa。et.al.2018)的PLoSBiologyaaa,揭示了第一個時間aaa。對果蠅基因組中新固定的uORF(上游開放閱讀框)進行了陽性選擇aaaaa,發現通過改變果蠅發育過程中的uORF數量或翻譯效率來調節下游蛋白質翻譯aaaaa。在此基礎上aaa,陸健實驗室應邀撰寫了近年來總結uORF基因組水平的綜述aaa,指出真核基因組中的大多數uORF可以被核糖體翻譯aaa,uORF通過uORF本身及其周圍環境調節CDSaaaa。序列特徵的影響; uORF在基因組中的分佈是正選擇和純化選擇相結合的結果; uORF介導的翻譯調控在生物體的生長和發育aaaa,應激反應和腫瘤發生中起重要作用(圖2)aaaaa。與此同時aaa,該評價還分析了該領域尚未解決的問題aaa,爲未來的研究提供了可能的方向aaaaa。

圖2. uORF的進化和生物學功能aaa。 (A)新生成的uORF可能受到不同演變的驅動:有害的uORF將自然地從人口中移除aaaa,中性或輕微有害的uORF將隨機漂移在人羣中;有利的uORF將在自然界中選擇在人羣中快速固定並保持在基因組中aaa。 (B)在發育過程中aaaaa,mRNA可以通過改變5'非編碼區uORF的組成或uORF的翻譯效率來調節CDS翻譯aaaa。 (C)uORF在正常條件下抑制GCN4CDS的翻譯aaaa。在脅迫條件下aaaaa,eIF2的α亞基被磷酸化aaaa,導致uORF1的核糖體翻譯aaaa,其在重新啓動期間錯過其他uORF並在CDS處啓動翻譯aaaaa,促進GCN4表達

陸健實驗室致力於使用功能基因組學方法(如比較基因組學和核糖體分析)系統分析參與翻譯調控的順式和反式元件的進化和生物學功能aaa。陸健研究團隊圍繞“mRNA翻譯調控元件的進化驅動及其在適應性進化中的作用”這一主題aaaaa,在PLoSBiologyaaa,Nucleic Acid Researchaaaa,Nature Communications等國際主流期刊上發表了一系列研究成果aaaa。分子生物學與進化aaa。 (有關全文鏈接aaa,請參閱https://lujianlab.org/publications.html)aaa。本次專題評論的發表表明aaaa,陸健在mRNA翻譯和調控領域的研究得到了國際同行的關注和認可aaaa。

陸健是評論文章的合着者aaa。他的博士生張紅和博士後王榮榮是共同的第一作者aaaaa。這項工作得到了國家自然科學基金會的主要研究項目“微進化過程的多基因機制”和科學技術部的支持aaaa。

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