4月16日,青岛农业大学农学与植物保护学院梁文星课题组与美国迈阿密大学Kenenth E. Rudd以及Murray P. Deutscher团队结合生物化学、遗传学以及生物信息学的分析,首次证明REP序列在调控基因表达以及生物的抗逆境反应中具有重要作用,揭示了一种全新的基因表达调控方式。
研究论文“A role for REP sequences in regulating translation”(DOI: 10.1016/j.molcel.2015.03.019),发表在生命科学国际顶级期刊《Molecular Cell》(影响因子为14.464)。
人们发现REP序列(回文结构)已经有几十年的历史,REP序列在生物基因组中非常普遍,但是对其功能的研究还很少,很多人认为其可能是生物在进化过程中产生的“垃圾”序列。该序列通常位于基因间,成簇存在,但是其生物学功能并不清楚。针对以上问题,作者通过巧妙设计,发现REP序列对于调节蛋白翻译非常重要。
当REP序列与上游基因终止密码子的距离小于或者等于15个碱基时,其能够抑制翻译;当间隔距离等于或者大于16个碱基时,对翻译则没有影响。这是因为在翻译过程中,当REP序列与上游终止密码子的距离过短时,REP序列会阻止核糖体的前进,使得翻译不能正常终止,并由核酸酶RNase R以及蛋白酶ClpXP和Lon分别对该mRNA以及其多肽产物进行降解。当细胞遭遇逆境后,RNA解旋酶(RNA helicase)的表达量上升,该酶能够对REP序列进行解链,保证核糖体通过该区域,最终解除了REP序列对上游基因的负调控作用,导致逆境相关蛋白的量提高,使得生物对逆境表现出更强的适应性。
该研究得到了山东省“泰山学者”建设工程以及美国国家卫生研究院项目的资助。