研讨提醒真核生物uORF的散布特征和演变纪律

近日，北京年夜学性命迷信学院陆剑课题组在Nature Communications颁发题为“Determinants of genome-wide distribution and evolution of uORFs in eukaryotes”的论文，体系解析了真核生物uORF在分歧物种以及分歧基因之间的差别散布造成的驱能源，以及uORF的序列演变特征。

传统概念以为，细胞中的卵白质由核糖体翻译mRNA的编码区（CDS）发生。近年来，人们通过捕捉核糖体正在翻译的RNA片断进行高通量测序发现，核糖体还可以翻译mRNA中CDS下游或上游的非翻译区（UTR）以及一些非编码RNA。许多研讨标明，这些由UTR和上翻译变乱组成的非经典翻译组，在生物体的发育调控、钳制相应和免疫应对进程以及等人类疾病中发扬侧重要功效。作为非经典翻译组的次要构成部门，uORF是肇端暗码子位于5公众 UTR中的开放浏览框。陆剑课题组对uORF的功效和演变进行了恒久的研讨，初次发现uORF的演变遭到正选择驱动[1]，并解析了uORF在果蝇发育进程中的调控作用[1]，提醒了uORF和若何组合使用调控基因表白[2]。在此根底上，课题组受邀颁发综述文章，总结并瞻望这一畛域的研讨[3]。

尽管uORF在真核生物中广泛存在，uORF在分歧物种以及分歧基因中的散布纪律还缺乏体系的研讨，有若干uORF的翻译产品能够编码有功效的卵白质也尚不分明。为相识决这些根本成绩，课题组的研讨职员阐发了478个物种的高质量基因组正文。通过对这些物种中鉴定到的年夜约1700万个uORF的阐发，研讨职员发现真核生物中的uORF整体上遭到纯化选择（216种动动物中的详情见下图）。比拟阐发标明，分歧物种间uORF的绝对若干次要由无效种群年夜小决议，无效种群越小的物种中，uORF遭到的纯化选择较弱，理论观测到的uORF跟预期的uORF数量更接近。统一个物种的分歧基因携带uORF数量出现很年夜差别，他们发现，一个基因携带uORF数量的若干次要受基因表白量影响，表白越高的基因携带的uORF数量越少。另一方面，物种中新固定上去的uORF也遭到正选择驱动，并且这一趋向在高表白的基因中更显明。

研讨中波及到的216种多细胞动动物的详情。左图为这些物种的体系产生关系；中心为分歧退化支上35个代表性物种中卵白质编码基因的5"大众 UTR正文环境；右图为代表性物种中理论察看到的uORF肇端暗码子uAUG的数量跟预期的数量的比值。

为了区分uORF的次要功效是调控作用照样编码卵白质，研讨职员对uORF的肇端暗码子和开放浏览框的序列进行了比拟。他们发现，uORF的肇端暗码子远比其浏览框自身加倍激进，uORF的开放浏览框中非同义渐变和同义渐变的比例也加倍契合中性演变。基于此，研讨职员得出uORF的次要功效是调控作用而不是编码小肽。他们进一步推测能够编码有功效的卵白质的uORF所占的比例不到1%，这也跟质谱数据中很难检测到uORF编码的卵白质的成果相符。

综上所述，该研讨提醒了无效种群年夜小和基因表白量若何跟自然选择独特作用，决议uORF在分歧物种和分歧基因中的散布。通过对uORF序列演变和质谱数据的阐发，研讨发现uORF的次要功效是作为顺式调控元件，而不是编码卵白质。此外，该研讨还发现，绝对于以AUG作为肇端暗码子的经典uORF，以CUG、GUG等暗码子肇端的非经典uORF更不激进，对CDS翻译的克制作用也更弱。这些发现为咱们懂得uORF的演变和功效提供了好多新的见解。(100yiyao.com）