尽管核糖体 DNA 和转座因子都是基因组的显著特征,但乍一看,它们都是没有太多共同点的遗传因子:核糖体 DNA 主要被视为管家基因,支持所有主要基因组功能,而转座因子通常被描绘成自私和破坏性的。这些对立的特征也反映在其他属性中:串联组织(核糖体 DNA)与分散组织(转座因子);协同进化(核糖体 DNA)与多样化进化(转座因子);延长基因组稳定性的活动(核糖体 DNA)与缩短基因组稳定性的活动(转座因子)。回顾已报道的核糖体 DNA-转座因子相互作用的相关实例,我们注意到两种重复类型至少具有四个结构和功能特征:(1)它们是在进化时间尺度上塑造基因组的重复 DNA,(2)它们交换结构基序并可以进入共同进化过程,(3)它们是严格控制的基因组应激传感器,在衰老/老化中发挥关键作用,以及(4)它们具有共同的表观遗传标记,例如 DNA 甲基化和组蛋白修饰。在这里,我们概述了核糖体 DNA 和转座因子的结构、功能和进化特征,讨论了它们的作用和相互作用,并强调了我们在理解核糖体 DNA-转座因子关联方面的趋势和未来方向。
1。1.3.1 Sterile medications ...................................................................... 14 2.1.3.2无菌测试........................................................................................................................................................................................................1.3.3聚合酶链反应(PCR)............................................................................................................................................................................................................................................... 17 4。1.3.4哥伦比亚的PCR研究..........................................................................................................................................................................................................................目标................................................................................................................................................................................................................................................................................
肽天然产品具有多种有用的应用,例如农药,兽医,药物和生物产品。要发现新的天然产物,将它们操纵以产生模拟生成,并利用这些生物活性化合物用于合成生物学的潜力,有必要开发出强大的方法来表达生物合成基因的表达。无细胞的合成生物学正在作为一种重要的互补方法出现,因为它非常需要在更快的时间范围内表达蛋白质,并且不依赖菌株的遗传障碍性,从而改善了设计构建测试的元素循环的吞吐量。此外,在细胞外产生代谢产物可以克服诸如细胞毒性等问题,这些毒性可能会阻碍抗生素发育等应用。在这篇综述中,我们着重于非核糖体肽合成酶产生的肽天然产物的无细胞产生。非ribsomal肽是由非核糖体肽合酶生物合成的,这些肽是大型“巨型”酶,为异源表达提供了特定的挑战。首先,我们总结了在无细胞系统中表达的NRPS及其相应的肽代谢产物。与此相关,我们讨论了在无细胞蛋白质合成中表达如此大蛋白的需求和挑战,以及为无细胞蛋白质合成而开发的宿主机制,这些蛋白质与未来的非核糖体肽代谢物可能特别相关。然后,可以将无细胞系统的开发用于原型制作,以加快这些复杂途径的工程生物合成的努力。
严重交界性大疱性表皮松解症是一种罕见的遗传性产后致死性皮肤病,主要由 LAMB3 基因中的无义/过早终止密码子 (PTC) 序列变体引起。LAMB3 编码 LAMB3,即表皮 e 真皮皮肤锚定层粘连蛋白 332 的 b 亚基。PTC mRNA 的大多数翻译读段都会产生截短的、无功能的蛋白质,而内源性 PTC 读通机制会产生最低水平和不足的全长蛋白质。传统的翻译读通诱导药物会放大内源性 PTC 读通;然而,翻译读通诱导药物要么具有蛋白毒性,要么是非选择性的。核糖体编辑是一种更具选择性且毒性较小的策略。该技术确定了核糖体蛋白 L35/uL29(即 RpL35)和 RpL35 配体可再利用药物青蒿琥酯和阿扎那韦作为增加全长 LAMB3 产量的分子工具。为了评估活细胞中的配体活性,我们通过双荧光素酶报告基因检测监测了青蒿琥酯和阿扎那韦的治疗。青蒿琥酯治疗后全长 LAMB3 的产量水平增加高达 200%,阿扎那韦治疗后增加高达 150%,在降低药物剂量的情况下与 RpL35 配体联合治疗后增加高达 170%,而不相关的 PTC 报告基因无反应。RpL35 配体在选择性增加全长 LAMB3 方面的生物活性证明为补充严重交界性大疱性表皮松解症中的 LAMB3 的替代靶向治疗途径提供了基础。
。cc-by 4.0国际许可证(未经同行评审证明)获得的是作者/资助者,他已授予Biorxiv授予Biorxiv的许可,以永久显示预印本。这是该版本的版权所有,该版本发布于2023年8月6日。 https://doi.org/10.1101/2023.08.03.551775 doi:Biorxiv Preprint
核糖体 DNA (rDNA) 基因座含有数百个串联重复的核糖体 RNA 基因拷贝,这些基因是维持细胞生存所必需的。这种重复性使其极易因 rDNA 拷贝之间的染色单体内重组而导致拷贝数 (CN) 丢失,从而威胁到 rDNA 的多代维持。如何抵消这种威胁以避免谱系灭绝仍不清楚。在这里,我们表明 rDNA 特异性逆转录转座子 R2 对于恢复性 rDNA CN 扩增以维持果蝇雄性生殖系中的 rDNA 基因座至关重要。R2 的消耗导致 rDNA CN 维持缺陷,导致繁殖力在几代内下降并最终灭绝。我们发现,R2 核酸内切酶造成的双链 DNA 断裂(R2 的 rDNA 特异性逆转座的一个特征)会启动 rDNA CN 恢复过程,该过程依赖于 rDNA 拷贝处 DNA 断裂的同源性依赖性修复。这项研究表明,活性逆转座子为其宿主提供了必不可少的功能,这与转座因子完全自私的名声相反。这些发现表明,有利于宿主适应性可能是转座因子抵消其对宿主威胁的有效选择优势,这可能有助于逆转座子在整个分类群中广泛成功。
KMT2C 和 KMT2D 是人类癌症中最常见的突变表观遗传基因。虽然 KMT2C 被确定为急性髓系白血病 (AML) 中的肿瘤抑制因子,但 KMT2D 在这种疾病中的作用仍不清楚,尽管它的缺失会促进 B 细胞淋巴瘤和各种实体癌。据报道,KMT2D 在 AML 中下调或突变,并且通过 shRNA 敲低或 CRISPR/Cas9 编辑导致其缺陷会加速小鼠的白血病形成。造血干细胞和祖细胞以及 Kmt2d 缺失的 AML 细胞的核糖体生物合成显著增强,并且核仁持续增大,rRNA 和蛋白质合成率增加。从机制上讲,发现 KMT2D 缺陷会导致小鼠和人类 AML 细胞中 mTOR 通路的激活。 Kmt2d 直接调节 Ddit4 的表达,Ddit4 是 mTOR 通路的负调节因子。与核糖体生物合成异常一致,研究表明,RNA 聚合酶 I 抑制剂 CX-5461 可显著抑制体内 Kmt2d 缺失的 AML 生长,并延长白血病小鼠的生存期。这些研究证实 KMT2D 是 AML 中事实上的肿瘤抑制因子,并揭示了对核糖体生物合成抑制前所未有的脆弱性。
20 世纪 30 至 50 年代,核糖体首次被发现。科学家们认识到核糖体是异质性的,因为他们注意到用电子显微镜观察到的颗粒大小和形状存在差异[4]。一个假说进一步发展了这一模型,该假说描述了每个核糖体如何包含翻译一种蛋白质所需的遗传信息[5]。然而,随着这个假说被推翻和忽视,核糖体异质性模型也被推翻。将外来噬菌体 RNA 引入大肠杆菌后,细菌核糖体会进行翻译,这一发现支持了人们不再依赖核糖体特化模型的观点[6]。科学界普遍认为,核糖体是非特化的机器,能将任何 mRNA 转化为蛋白质。研究方法和技术的进步使得人们能够对核糖体进行更细致的研究,更清楚地表明核糖体的核糖体蛋白质 (RP) 组成可能存在异质性。 RP 组成的差异可能是由于特定 RP 同源物在不同组织或器官中的表达所致,例如拟南芥增殖组织中的 RPS5A 和 RPS18A [ 7 ] 出现在果蝇 [ 8 ] 和小鼠 [ 9 ] 的性器官中,并且随着细胞的不断分化和发育 [ 10 ]。此外,在小鼠中,RP 同源物 RPL39L(核糖体大亚基 L39 样蛋白)掺入核糖体会通过改变多肽出口通道的大小和电荷来影响翻译速度 [ 11 ],这有助于调节一组必需的雄性生殖细胞特异性蛋白质的折叠,而这些蛋白质是精子形成所必需的 [ 12 ]。在发育中的小鼠胚胎中,含有 RPL10A 的核糖体更倾向于经典 Wnt 信号通路成员的转录本,从而形成了一种特化,这对于发育过程中中胚层的正常产生至关重要 [ 13 ]。此外,虽然进化保守的核心 rRNA 在物种间保持高度保守,但人们认识到真核生物已经进化出包含扩展片段 (ES) 的 rRNA 序列。这些 ES 是从核心
核型是指基因组构成一组染色体的结构。物种间的核型差异预计会阻碍各种生物过程,如染色体分离和减数分裂染色体配对,从而可能导致不相容性。核型可以在近缘物种之间甚至同一物种的不同种群之间迅速变化。然而,人们对驱动核型进化的力量了解甚少。在这里,我们描述了从塞舌尔群岛分离出来的果蝇品系的独特核型。该品系丢失了 X 染色体上的核糖体 DNA (rDNA) 位点。由于 Y 染色体是唯一其他携带 rDNA 的染色体,所以所有雌性都携带至少一条 Y 染色体作为 rDNA 的来源。有趣的是,我们发现该品系还携带一条截短的 Y 染色体 (YS ),尽管它无法支持男性生育能力,但它在种群中稳定维持。我们的建模和细胞学分析表明,Y 染色体对雌性适应度的负面影响大于 YS 染色体。此外,我们生成了一个独立的菌株,该菌株缺乏 X rDNA,其核型为 XXY 雌性和 XY 雄性。该菌株迅速进化出多种核型:两个新的截短 Y 染色体(类似于 YS ),以及两个独立的 X 染色体融合,其中包含 Y 衍生的 rDNA 片段,从而消除了雌性对 Y 染色体的依赖。考虑到罗伯逊融合经常发生在人类的 rDNA 基因座上,我们提出 rDNA 基因座不稳定性可能是核型进化的驱动力之一。
摘要 SARS-CoV-2 非结构蛋白 1 (Nsp1) 包含一个 N 端结构域和由短连接区连接的 C 端螺旋。SARS-CoV-2 的 Nsp1 (Nsp1-C-ter) 的 C 端螺旋与 40S 核糖体亚基的 mRNA 进入通道结合并阻止 mRNA 进入,从而关闭宿主蛋白质合成。Nsp1 抑制宿主免疫功能,对病毒复制至关重要。因此,Nsp1 似乎是治疗的一个有吸引力的靶点。在本研究中,我们对美国食品药品监督管理局 (FDA) 批准的针对 Nsp1-C-ter 的药物进行了计算机筛选。在获得的最佳匹配中,孟鲁司特钠水合物与 Nsp1 结合的体外结合亲和力 (KD ) 为 10.8 ± 0.2 µM。在模拟运行中,它与 Nsp1-C-ter 形成稳定的复合物,结合能为 –95.8 ± 13.3 kJ/mol。孟鲁司特钠水合物还挽救了 Nsp1 在宿主蛋白质合成中的抑制作用,这通过萤火虫荧光素酶报告基因在细胞中的表达得到证明。重要的是,它显示出对 SARS-CoV-2 的抗病毒活性,并在表达 ACE2 的 HEK 细胞和 Vero-E6 细胞中降低了病毒复制。因此,我们建议以孟鲁司特钠水合物为先导分子,设计有效的抑制剂来帮助对抗 SARS-CoV-2 感染。