5’utr与基因表达的关系

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1、5’UTR与基因表达的关系：基因表达调控是生物体生长发育的一个重要环节，而5’UTR与基因表达的关系非常密切。5’非翻译区包含了保守的茎环结构参与转录后协同调控的生物路径。5’非翻译区主要参与翻译调节，影响转录后的各个阶段，包括mRNA的稳定，折叠和核糖体的相互作用。　　关键词：基因表达调控；5’UTR；mRNA稳定性　　　　0引言　　细胞是一个高度复杂而又有序的有机体，基因表达调控是生命中最复杂的活动。真核细胞基因表达的调控是多级调控系统，主要发生在4个彼此相对独立的水平上：转录水平的调控（transcriptional-levelcontrol）,决定某个基因

2、是否会被转录，什么时候转录，并决定转录的频率；加工水平的调控（processing-levelcontrol）,决定初始的RNA转录产物（hnRNA）如何剪接和加工为成熟的mRNA；翻译水平的调控（transcriptional-levelcontrol）,决定某种mRNA是否会真正得到翻译，如果能得到翻译，还决定翻译的频率和时间长短；翻译后水平的调控（posttranscriptional-levelcontrol）,在蛋白被翻译后，选择性激活蛋白或使蛋白失活[1、2、3]。因此基因组上基因的分布方式是非常重要的：每一基因在特定的环境和特定的水平下表达。基因应该

3、彼此分离，它们的表达才不会干扰到相邻基因的调控[4]。基因的5’非翻译区在基因的调控中似乎起重要作用[5-7]，5’UTR对调控中各种功能都做了贡献，包括mRNA的稳定性，折叠，核内运输相互作用，RNA加工，剪切和翻译机器，及细胞内的运输和定位等。　　15’UTR在真核细胞中对翻译起始的调控作用　　基因组中基因的分布是为了允许适当的调控而展开的：高表达的基因往往更短，并有更长的启动子区和终止区。更长的启动子区部分是为了迎合这些基因被与启动子区域结合的转录因子紧密调控的需要；而更长的终止区是为了迎合减少相邻基因转录噪音的需要。5'非翻译区和3’非翻译区可能提供了额外

4、的调控层，3’非翻译区影响RNA水平，而5’非翻译区影响翻译水平。因此，基因组结构在基因表达调控中具有重要作用，并且在形成蛋白质的特点和功能中起重要作用。从真核生物mRNA5'末端的帽子到起始密码子AUG之间的序列称为5’非翻译区，即5’UTR（图1），它是核糖体识别元件之一[8]。在20世纪九十年代，Chen等成功构建了基于猪水泡病病毒（sRNA相互作用，形成起始复合物，再与60S大亚基相结合。蛋白质合成起始，形成肽键，从而进入延伸阶段。mRNA输出是蛋白翻译的重要步骤，这一过程有许多相关的因子参与，其中5’端非编码区（5’UTR）具有介导内部翻译起始的功能,也

5、即含有内部核糖体进入位点（IRES）[10]。真核细胞具有IRES结构的5’UTR大多具有一些共同的特征,如:序列长度都比不含IRES的5’UTR要长、GC含量相对较高、通常有多个AUG位点、都有折叠成高度稳定的高级结构的趋势等。但并非所有比较长的、GC含量比较高的5’UTR都会形成IRES或者依赖IRES模式来调控翻译的起始过程[11]。　　总之，真核细胞主要通过高度结构化的5’端非翻译区（5’untranslatedregion，5’UTR）实现mRNA翻译起始的调控，有3种主要途径：1）通过本身高度复杂的二级结构在空间上阻碍翻译起始；2）通过上游元件来抑制翻

6、译起始；3）通过内部核糖体进入位点（IRES）元件的“非帽依赖”（cap-independent）起始途径来抑制翻泽起始[12,13]。　　25’UTR与mRNA稳定性　　核糖体是细胞内蛋白质合成的场所，它对细胞生长、组织分化和发育都有十分重要的作用[14]。基因表达最终是通过核糖体将遗传信息表达出来，所以核糖体在整个生物体的基因表达中扮演重要的角色[15]。核糖体是细胞内的大核糖核蛋白颗粒，是细胞内合成蛋白质的场所，以mRNA为模板，以tRNA携带的氨基酸为底物来合成蛋白质[16、17]。基因表达的转录后水平调控是以mRNA为中心的，因此，mRNA的结构及其稳定

7、性对基因表达的转录调控的影响性很大。mRNA结构及mRNA稳定性与肿瘤发生发展也有一定的联系，对于癌基因，人们可以通过去除其mRNA结构中稳定信号，增加不稳定信号，使其稳定性降低，使mRNA迅速降解，从而达到抑制肿瘤生长或阻断肿瘤生成的目的。　　5’UTR可以影响mRNA半衰期，由此间接调控mRNA稳定性。因此，可以通过改变mRNA的5’UTR序列，影响mRNA半衰期，进而改变mRNA翻译效率。真核生物的mRNA还具有一个特殊的结构，即5’帽子结构，5’帽子是真核核糖体识别mRNA的结构信号。有研究报道，帽子结构的类似物（如m7GMP和m7GDP等）会强烈抑制带帽

8、mRNA的