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翻译速率对重组蛋白表达影响的研究进展

中国农业科技导报 2017年第4期19卷 45-50页

作者：常美会初晓宇伍宁丰中国农业科学院生物技术研究所北京100081

利用基因工程技术表达并获得高产量的重组蛋白在现代生物学发展与生产应用中起着重要的作用。研究发现,有些原始基因异源表达非常困难,经过改造表达系统后,如选择最优的启动子、信号肽和提高基因拷贝数等,重组蛋白的表达量依旧很低。因... 详细信息

利用基因工程技术表达并获得高产量的重组蛋白在现代生物学发展与生产应用中起着重要的作用。研究发现,有些原始基因异源表达非常困难,经过改造表达系统后,如选择最优的启动子、信号肽和提高基因拷贝数等,重组蛋白的表达量依旧很低。因此,从基因本身序列出发,探寻提高表达量的途径也一直是研究热点。综述了翻译起始区、密码子偏好性、mRNA的二级结构和类SD序列方面对蛋白质翻译速率的影响,为提高重组蛋白表达量提供更有效的策略。

关键词：翻译速率重组蛋白表达量

mRNA的序列、结构以及翻译速率与蛋白质结构的关系

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Zoological Research 1999年第6期20卷 457-461页

作者：柳树群刘次全中国科学院昆明动物研究所细胞与分子进化开放研究实验室昆明650223

mRNA所包含的核苷酸序列通过三联体密码子决定了蛋白质的氨基酸序列。但是, 由于对氨基酸同义密码使用频率上的差异, 密码子与反密码子相互作用效率上的不同, 以及密码子上下文关系和mRNA 不同区域二级结构上的差异, 造成了核糖体对mRNA... 详细信息

mRNA所包含的核苷酸序列通过三联体密码子决定了蛋白质的氨基酸序列。但是, 由于对氨基酸同义密码使用频率上的差异, 密码子与反密码子相互作用效率上的不同, 以及密码子上下文关系和mRNA 不同区域二级结构上的差异, 造成了核糖体对mRNA 不同区域翻译速度上的差异, 加之共翻译折叠的作用, 使得mRNA 的序列和结构影响着蛋白质空间结构的形成。

关键词： mRNA 翻译速率共翻译折叠蛋白质结构序列

细胞内mRNA翻译影响因素及翻译组学的研究进展

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生物技术通报 2022年第12期38卷 115-126页

作者：马荣尚方正潘剑锋戎友俊王敏李金泉张燕军内蒙古农业大学动物科学学院呼和浩特010018 农业农村部肉羊遗传育种重点实验室呼和浩特010018 内蒙古自治区动物遗传育种与繁殖重点实验室呼和浩特010018 内蒙古自治区山羊遗传育种工程技术研究中心呼和浩特010018

蛋白质是细胞重要的组成成分,是生命活动的主要承担者,其合成依赖高度复杂、精确的翻译体系。已有文献表明mRNA的表达与蛋白质的表达水平并不高度相关,其中一个重要影响因素便是mRNA在翻译为蛋白质的过程中其速率并不相同。翻译速率是... 详细信息

蛋白质是细胞重要的组成成分,是生命活动的主要承担者,其合成依赖高度复杂、精确的翻译体系。已有文献表明mRNA的表达与蛋白质的表达水平并不高度相关,其中一个重要影响因素便是mRNA在翻译为蛋白质的过程中其速率并不相同。翻译速率是决定蛋白质表达量的关键,也是影响蛋白质结构和功能的因素之一。因此,本研究在总结概括真核、原核细胞内mRNA翻译机制的基础上,进一步综述了影响翻译速率的主要因素及当前探究翻译和翻译速率的主要技术手段,旨在为今后生物体内翻译机制的探究提供参考价值。

关键词：翻译调控蛋白质翻译速率翻译组

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膜蛋白原核表达的基因序列优化

生物技术通报 2015年第12期31卷 50-55页

作者：王世山陈艳可杨俊中国科学院武汉物理与数学研究所武汉磁共振中心波谱与原子分子物理国家重点实验室武汉430071

膜蛋白的结构与功能研究是当前的热点之一。目前获取膜蛋白的最主要途径是通过原核系统进行表达。但是膜蛋白在原核系统中表达水平相对较低,通过对基因序列进行优化促使膜蛋白正确高效表达是一项非常重要的技术手段。归纳了近些年来膜... 详细信息

膜蛋白的结构与功能研究是当前的热点之一。目前获取膜蛋白的最主要途径是通过原核系统进行表达。但是膜蛋白在原核系统中表达水平相对较低,通过对基因序列进行优化促使膜蛋白正确高效表达是一项非常重要的技术手段。归纳了近些年来膜蛋白原核表达技术在基因序列优化研究上的最新进展,并从稀有密码子的优化、m RNA的稳定性与翻译起始、m RNA与核糖体行为、翻译的效率与膜蛋白的折叠4个方面对基因序列上影响膜蛋白表达的因素进行了总结,旨在为膜蛋白的原核表达提供一定的思路和参考。

关键词：膜蛋白超量表达基因序列优化密码子优化 mRNA稳定性翻译速率膜蛋白折叠

酸性普鲁兰酶的高效表达及其热稳定性改良研究

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酸性普鲁兰酶的高效表达及其热稳定性改良研究

作者：常美会中国农业科学院

学位级别：硕士

普鲁兰酶能特异性水解支链淀粉的α-1,6-糖苷键,在淀粉水解工艺过程中有着很高的应用价值。来源于Bacillus naganoensis(ATCC53909)的普鲁兰酶PulB性质优良,但其在60oC的热稳定性很差,且表达量低,仍难应用于工业化生产中。为了获得表达... 详细信息

普鲁兰酶能特异性水解支链淀粉的α-1,6-糖苷键,在淀粉水解工艺过程中有着很高的应用价值。来源于Bacillus naganoensis(ATCC53909)的普鲁兰酶PulB性质优良,但其在60oC的热稳定性很差,且表达量低,仍难应用于工业化生产中。为了获得表达水平高,热稳定性强的普鲁兰酶,本文先后对普鲁兰酶PulB进行了翻译速率优化和热稳定性改良研究。为了提高PulB表达水平,本文从极端稀有密码子、类SD序列、mRNA二级结构三个方面对目标基因自身进行了优化。通过改善序列中精氨酸的密码子使用,获得了普鲁兰酶表达量分别提高34.37%的PulB-573R突变体和提高16.89%的PulB-645R突变体,组合突变后的PulB-R573/R645突变体表达量较野生型提高了47.73%。此外,我们将PulB序列中的类SD序列进行了敲除突变,获得了表达量提高34.6%的SD2突变体。在提高普鲁兰酶PulB的热稳定性的研究中发现,耐热突变体PulB-N387D中第387位的天冬氨酸在使用GAC密码子时表达量大幅下降,而用同义密码子GAU替换后,消除了mRNA二级结构中的茎环结构,使PulB-N387D2的表达水平较PulB-N387D1提高了93%。由于野生型普鲁兰酶PulB的热稳定性较差(65oC下t仅有3.5 min),实验室前期通过同源建模、序列比对,构建了PulB一系列单点突变体,筛选出多个普鲁兰酶耐热突变体。本研究在改善耐热突变体PulB-N387D表达水平的基础上,组合3个有益单点突变体(D328H、N387D、A414P),构建PulB-D328H/N387D和PulB-D328H/N387D/A414P突变体,其中PulB-328/387/414耐热性最好,它在65oC下的t比PulB-WT提高12.9倍,T值比野生型提高了4.91oC,并且酶促动力学实验表明PulB-328/387/414的k和k/K比PulB-WT分别提高了38.8%和12.9%。热稳定性最好的组合突变体PulB-D328H/N387D2/A414P在以地衣芽孢杆菌为表达宿主的发酵液上清中的普鲁兰酶活性达到45 U/mL,较大肠杆菌表达系统表达量提高了18.5倍。

关键词：普鲁兰酶高效表达翻译速率热稳定性

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mRNA二级结构对酿酒酵母翻译效率的影响

mRNA二级结构对酿酒酵母翻译效率的影响

作者：马涛西北农林科技大学

学位级别：硕士

翻译是基因表达的关键过程之一,其效率对于生命活动十分重要。mRNA作为翻译体系的重要组成部分,在编码蛋白质的同时,对翻译速率起一定程度的调控作用。mRNA二级结构就是调控翻译速率的一种方式。研究mRNA二级结构对翻译速率的影响,有助... 详细信息

翻译是基因表达的关键过程之一,其效率对于生命活动十分重要。mRNA作为翻译体系的重要组成部分,在编码蛋白质的同时,对翻译速率起一定程度的调控作用。mRNA二级结构就是调控翻译速率的一种方式。研究mRNA二级结构对翻译速率的影响,有助于揭示翻译速率的调控机制,加深对二级结构及其调控机制进化的理解,将来可能用于生物技术领域提高转基因蛋白表达量的尝试。本研究从酿酒酵母S288c中利用聚合酶链式反应扩增ADP硫酸化酶(APA1)基因,与增强型荧光蛋白(EGFP)基因融合构建表达载体。以该载体为模板,通过一步法点突变技术向APA1基因中分别引入能改变该基因mRNA二级结构的同义突变,并转化酿酒酵母菌株YS59,检测荧光强度,研究mRNA二级结构与翻译速率的关系。主要研究结果如下:1.将APA1基因与EGFP基因融合,酶切质粒pY16TEF1后用连接酶连接并转化,酶切和测序结果表明成功构建了表达载体pY16TEF1-EGFP-APA1,并转化酿酒酵母YS59,对数期细胞镜检,荧光显微镜下可见绿色激发荧光,表明APA1与EGFP基因共表达。2.利用一步法点突变技术,通过含有突变的引物,向表达载体pY16TEF1-EGFP-APA1引入18个同义突变,这些突变可以改变基因APA1预测的mRNA折叠能。测序结果与数据库中已有的序列比对表明,这些突变位置和目标位置一致,符合预期。一步法点突变技术方法简单,能高效引入突变。转化酿酒酵母YS59后,荧光显微镜下可见激发荧光,证明这些同义突变基因能够表达。3.培养同义突变转化子,取对数期细胞,利用流式细胞仪检测其荧光强度。结果表明无论预测的结构是靠近翻译起始区还是靠近翻译终止区,mRNA二级结构的改变均能够影响蛋白质的翻译效率,二级结构对于延伸阶段也有影响。破坏二级结构稳定性后,一定程度上能增强翻译效率。但是,并不是所有的同义突变都能呈现一致的规律。有的突变,其相应的荧光强度变化不大,甚至出现了下降,说明二级结构对于翻译速率的影响,规律比较复杂。同时,有些预测不显著改变mRNA结构稳定性的同义突变,其荧光强度却发生了明显的变化,这可能是存在某种其他未知因素,影响蛋白质翻译速率。

关键词：酿酒酵母 mRNA二级结构荧光强度翻译速率