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IRESbase | circRNA 翻譯調控新資源
來源: | 作者:geneseed | 發布時間: 2020-03-03 | 862 次瀏覽 | 分享到:

概述


中心法則(the central dogma)的發現讓我們對遺傳信息的傳遞有了宏觀的認識,而近二十年高通量測序技術的發展極大地充實了中心法則的“內涵”。中心法則主要包含三個過程:復制,轉錄和翻譯——然而測序技術發展了這些年,人們似乎更偏愛轉錄而忽略了翻譯(從研究熱點和發表論文數可見一斑),要知道翻譯調控所包含的程序超過了其他調控的總和(Schwanhausser et al., 2011)。特別是近期 circRNA 被頻頻曝出能夠翻譯蛋白質,也許翻譯組學研究已經成為風口?

大家可能已經注意到了,不久前,南京航空航天大學的宋曉鋒團隊bioRxiv上為我們發布了他們的一項研究工作:通過全面地收集和整理目前實驗驗證的 IRES 文獻資料,開發出了 IRESbase 數據庫,其中包含不少 circRNA 與 lncRNA 相關的 IRESs。circRNA 已被證實能夠翻譯成蛋白質并發揮重要的生物學功能,例如 circβ-catenin 經 IRES 介導的翻譯能夠通過激活 Wnt 信號通路促進肝癌細胞的生長(Liang WC et al., 2019),IRESbase 的工作一定能為探索 circRNA 翻譯提供幫助。


IRES(Internal Ribosome Entry Site) 是一種 RNA 功能元件,能夠招募核糖體啟動翻譯。除了一些非帽依賴的 mRNA 通過 IRES 招募核糖體啟動翻譯,最近一些 circRNA 被發現也能通過 IRES 啟動翻譯。



后文內容一覽:

 IRESbase 數據庫里有什么

 為什么研究 IRES

 相比其他數據庫的優勢

 歷史一瞥

 IRES 預測工具



數據庫里有什么

IRESbase 總共包含 1328 個 IRES 元件,其中包括 774 個真核生物和 554 個病毒地元件,涵蓋了 11 個真核物種以及 198 個病毒。


該數據庫只收集了具有功能的最短 IRES 元件,經過分析發現這些 IRES 的中值長度為 174nt。同時,IRESs 不只是出現在 5' UTR,還出現在了 CDS 區域。另外,經過比對分析發現,人類的 2191 個 circRNAs 和 168 個 lncRNAs 包含至少一個或部分 IRES;其中,1012 個 circRNA 包含長度超過 300nt 的開放閱讀框,166 個 lncRNA 至少包含兩個小的開放閱讀框(長度為 60~300nt)。


另外,我們可以從數據庫開發流程圖看出數據庫包含非常豐富的信息:既包括 IRES 基本信息,還從基因以及轉錄本的角度對 IRES 進行了闡述。


另外,數據庫真實的界面也非常干爽

數據庫網址:

http://reprod.njmu.edu.cn/iresbase/index.php

然鵝,數據庫打不開有沒有!



為什么研究 IRES

這要從翻譯起始方式說起


帽子依賴(cap-dependent initiation):經典的方式。大部分真核 mRNA 通過真核翻譯起始因子(eukaryotic translation initiation factors, eIFs)綁定到 5' cap(5' 末端  )以及 5' UTR 并招募 40S 小亞基啟動翻譯。


非帽子依賴(cap-independent initiation):非經典方式。一小部分真核 mRNA 能通過特定的序列 IRES 直接招募 40S 小亞基啟動翻譯。另外,一些 mRNA 的 5'UTR 很長并且結構化,雖然帽依賴翻譯被激活,然而仍然通過 IRES 啟動翻譯(Komar AA et al., 2011)。


相比其他 IRES 數據庫的優勢

其他數據并不包含 circRNA 與 lncRNA 的信息。

IRESbase 其他優勢:

數量多:IRESbase 有1328條,Rfam有 32條, IRESdb有 80條, IRESite有135條;

冗余度低:相比 IRESite 將整段序列囊括,IRESbase 只收集最短功能核心區域;

信息量更豐富



歷史一瞥

IRES 的發現

早在三十年幾年前的脊髓灰質炎病毒中就發現了能夠啟動翻譯的 IRES 序列(Pelletier J et al., 1988),隨后就發現其他病毒(例如 HIV)也包含 IRESs;繼病毒之后,真核生物 mRNA 中也被發現包含 IRESs,例如 XIAP, p53等。


circRNA 的翻譯

關于 IRES 啟動 circRNA 翻譯,早在 1995 年就已發現 mRNA 中的 IRES 元件能夠啟動人工合成 circRNA 的蛋白質翻譯(Chen CY et al., 1995);最近的研究也被證明 circRNA 也能通過 IRES 介導生成蛋白質(例如 circβ-catenin,circSHPRH, circFBXW7)。


IRES 預測工具

事實上,宋曉鋒團隊在 2018 年之前就已經發表過一個 IRES 預測的工具 IRESfinder,詳細信息請移步之前的文章。


IRESfinder:IRES分析的新工具


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