纤毛虫编程性翻译移码调控机制

In some organisms, programmed change in reading frame can result in the translation of new proteins, thereby maximizing genomic coding capacity. In this study, a new report system will be constructed using a programmed frameshifting NPK4 gene from Euplotes octocarinatus. Potential slippery site and pseudoknot of the NPK4 gene will be mutated for studing its requlation elements;Chimeric release factor will be expressed and used for investingating its effect on the programmed frameshifting. The correlationship between the programmed Frameshift and release factor will be confirmed; On the whole cell level, through transcriptome sequencing, the potential programmed frameshifting genes will be predicted with software .Each of the candidate will be then tested by established methods.Compare different characteristics of requlation elements, the molecular mechanisms of programmed frameshifting and molecular evolution will be explored.

有些生物可以通过基因移码产生新的蛋白，从而扩大基因组的编码能力。本研究拟利用八肋游仆虫中已知的可以发生编程性移码的基因，构建一个新的报告检测系统，证实新获得的NPK4基因是一个发生了 -1 编程性移码的基因，通过对基因本身的特殊序列（如滑动位点，假结结构序列等）的定点突变，探讨影响编程性移码的关键位点和调控元件；利用构建的杂合肽链释放因子，检测肽链释放因子不同位点的突变对编程性移码的影响，阐明肽链释放因子在调控编程性移码方面的作用；在整体水平上，通过转录组测序，利用软件预测可发生编程性移码的基因，并利用上述建立的方法进行实验验证。比较不同生物的编程性移码调控元件特点，探讨翻译移码的分子调控机制和分子进化，进而为以编程性翻译移码相关位点为靶标的药物研发提供理论和技术依据。

编程性翻译移码普遍存在于病毒、酵母、鼠以及包括人在内的哺乳动物基因组中，是基因表达在翻译水平的一种调控方式。围绕编程性翻译移码问题，本研究主要选取单细胞生物八肋游仆虫为材料，开展了编程性翻译移码基因预测鉴定、编程性翻译移码基因产物的实验证实、以及编程性翻译移码的分子机制等方面的研究。.首先对八肋游仆虫基因组进行测序与分析，得到两端端粒完整的微染色体29,413条；通过对八肋游仆虫转录组测序，对编程性移码基因进行了分析预测，共鉴定得到编程性核糖体移码候选基因3866条,约占整个转录组的11.9 %，除+1 PRF外，还有+2 PRF类型；构建了双荧光素酶报告检测系统，对预测的基因进行实验验证。同时，对游仆虫的总蛋白进行了质谱分析，证实了游仆虫中存在编程性翻译移码基因产物；最后，对游仆虫编程性移码机制进行了分析探讨，包括顺式作用元件如基因本身滑动序列、茎环和假结等二级结构、终止密码四核苷酸序列，以及反式作用因子如肽链释放因子、tRNA等。研究结果对深入理解编程性移码及基因表达调控提供了实验数据。