多顺反子

多顺反子（polycistron）是指一条mRNA分子上含有多个基因的编码区，可翻译出多种蛋白质。这一概念源自遗传学中的顺反重组试验，一个顺反子即一个基因，多顺反子即多个基因。在原核细胞中，几种不同的mRNA连在一起，相互之间由一段不编码蛋白质的间隔序列隔开，这种mRNA叫做多顺反子mRNA。原核生物mRNA常以多顺反子形式存在，即一条mRNA链编码几种功能相关联的蛋白质。真核生物中也有多顺反子，例如秀丽隐杆线虫（C. elegans）共有13500个基因，约25%的基因是多顺反子。多顺反子mRNA存在于原核和真核生物的细胞质及真核细胞的某些细胞器（如线粒体和叶绿体）中。RNA病毒和RNA噬菌体中的RNA既是遗传信息的载体又具有mRNA的功能。 ADSFAEQWER353423413434

原核生物mRNA一般5'端有一段不翻译区，称为前导序列，3'端有一段不翻译区，中间是蛋白质的编码区，一般编码几种蛋白质。例如，大肠杆菌乳糖操纵子mRNA编码3条多肽链，色氨酸操纵子mRNA编码5条多肽链。原核生物mRNA分子中一般没有修饰核苷酸，也没有5'端帽子和3'端聚腺苷酸尾巴。在原核生物mRNA的起始密码子（AUG）附近（5'方向上游）的一小段序列，富含嘌呤核苷酸，被称为SD序列（Shine-Dalgarno sequence）。它能和核糖体小亚基上的16S rRNA的3'端富含嘧啶核苷酸的区域配对结合，有助于起始tRNA识别mRNA上的起始密码子AUG，使肽链合成从此开始。原核生物mRNA的编码区一般编码几种功能上相关联的蛋白质，两种蛋白质的编码区之间常有一小段不翻译的间隔区。某些噬菌体RNA中相邻两个顺反子共用一段相同的编码序列，例如M13噬菌体RNA中溶菌蛋白编码区共225个核苷酸中有189个核苷酸由相邻两个蛋白质共用。原核生物合成氨基酸的操纵子mRNA的5'端前导序列上有一段序列称为弱化子（attenuator），弱化子具有两种可互变的构象，其中一种构象是转录终止的信号，能使转录中止或衰减。衰减调节是原核生物合成氨基酸的调控方式之一。

真核生物mRNA（细胞质中的）一般由5'端帽子结构、5'端不翻译区、翻译区（编码区）、3'端不翻译区和3'端聚腺苷酸尾巴构成。分子中除G构成帽子外，常含有其他修饰核苷酸，如N6-甲基腺苷等。5'端帽子结构通常有三种类型：m7G(5')ppp(5')N、m7G(5')ppp(5')Nm和m7G(5')ppp(5')Nm。真核细胞线粒体中的mRNA无帽子结构。一般认为帽子的功能与翻译的启动有关。真核生物mRNA的起始密码子都是AUG。真核和原核生物mRNA使用的密码子都有简并现象，但不同的mRNA中简并密码子的利用率不同。mRNA的终止密码子有UAG、UGA和UAA。真核生物mRNA 3'端不翻译区常有AAUAAA或AUUAAA等序列，与多聚A聚合酶的识别和多聚A尾巴的装配有关。除个别组蛋白mRNA外，真核生物mRNA 3'端均有多聚A尾巴，长度通常有20~200个A，与mRNA稳定性及从细胞核转到细胞质中有关。虽然真核生物mRNA一般以单顺反子形式存在，但线粒体和叶绿体中的mRNA多为多顺反子。此外，真核核基因中也存在多顺反子，如线虫约25%的基因以多顺反子形式存在。

多顺反子载体在基因工程和基因治疗中具有重要应用。一种新型的表达系统使用多顺反子载体，能够在真核宿主细胞中表达功能抗体，其中载体在5'-3'方向上至少包含：在真核细胞可操作的启动子、编码至少抗体轻链可变区的DNA序列、内部核糖体进入位点（IRES），以及至少一个编码抗体重链的DNA序列。该系统可用于在哺乳动物细胞中产生功能抗体。

德国科隆大学遗传学系的Joël Savard、Diethard Tautz等人发现拟谷盗（Tribolium，一种昆虫）中的一个分节基因mlpt能够产生一种编码多种保守肽的多顺反子mRNA。Mlpt基因的敲除会导致昆虫腹节变成胸节，从而使胚胎产生多达10对足。Mlpt基因编码一种多顺反子mRNA，该mRNA编码四种肽。由于在其他昆虫基因组中也发现了具有多顺反子排列的同源基因，因此推测mlpt似乎是真核细胞中这种先前未知的基因结构的原型。 ADFASDFAF23RQ23R

核仁小分子RNA（snoRNA）是一类在真核生物核糖体生物合成过程中起重要作用的小分子RNA。在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中发现了一个新的snoRNA（Z8）及其特殊的基因组织。Z8 snoRNA基因位于酿酒酵母第13号染色体上，是酵母snoRNA基因簇的第一个基因，编码box C/D类反义snoRNA。结构分析指出该snoRNA指导25S rRNA中第2421位尿苷酸的核糖甲基化。Z8 snoRNA基因的上游247位有一U snoRNA启动子保守元素。RT-PCR的结果证明，Z8与该基因簇中其他snoRNA（Z7和Z6）基因共同转录成一个多顺反子的snoRNA前体，然后再被加工成熟，这是一种新的snoRNA基因表达方式。

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多顺反子载体在植物基因工程和基因治疗中具有广阔的应用前景。例如，利用水稻质体多顺反子定点整合表达载体pLM21，将甘露聚糖酶基因（man）、绿色荧光蛋白基因（gfp）和氨基糖苷3'-腺苷酰基转移酶基因（aadA）构建成多顺反子，通过基因枪轰击烟草叶片，获得转基因烟草，证实三个基因均得到表达。在基因治疗方面，利用脑心肌炎病毒（EMCV）及脊髓灰质炎病毒内核糖体进入位点（IRES），连接mIL-12 p40及p35 cDNA和新霉素磷酸转移酶（NeoR），构建成多顺反子逆转录病毒载体pGCEN/mIL-12，转染包装细胞PA317，获得重组逆转录病毒，感染小鼠肝癌细胞MM45T.Li，证实外源基因整合并表达。此外，一种新的基因治疗策略是将不同耐药谱基因导入正常骨髓造血干细胞，使其获得耐药表型，增加骨髓对化疗的耐受性，以便施行大剂量化疗。研究构建了含ALDH1、ALDH3基因与IRES-MDR1基因的双顺反子逆病毒表达载体，并证实了ALDH1、ALDH3均有抗活性环磷酰胺作用。在多顺反子逆病毒表达载体GLNA-MGMT-NeoR-IRES-MDR1中，利用NeoR基因和MDR1的双重作用建立了双标记系统。这些研究为保护造血功能和肿瘤治疗提供了新策略。

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