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GroupⅡ intron是催化RNA,可以通过两步连续的转酯反应从前体mRNA中自剪接,连接两侧exon,释放出典型的套索状intron。典型的groupⅡ intron二级结构由六个茎环结构域组成(结构域Ⅰ~Ⅵ),其中结构域Ⅳ环区包含一个开放阅读框架(open reading frame,ORF),编码多功能蛋白质,该蛋白质一般具有反转录酶、成熟酶和核酸内切酶三种活性。
本论文研究海洋蓝细菌Trichodesmium erythraeum基因组中groupⅡ intron编码的反转录酶样(RTL)蛋白对groupⅡ intron自剪接的作用。T.erythraeum的核糖核酸还原酶(RIR)基因中包含3个groupⅡ intron,其中第一个groupⅡ intron(以下简称intronⅠ1)和第三个groupⅡ intron(以下简称intron13)都包含一个ORF,该ORF可能编码对intron自剪接和移动有重要作用的RTL蛋白。将Ⅰ1编码序列(删除其中的ORF)插入pDrive质粒载体,构建pDR—1D表达载体。将RTL编码序列插入pAR3质粒载体,构建pAR—RTL2表达载体。因为pAR3和pDrive彼此相容,通过电转化将两种表达载体pAR—RTL2和pDR—1D导入Escherichia coli,筛选得到双质粒菌株,诱导表达,提取总RNA,RT—PCR,琼脂糖凝胶电泳分析鉴定PCR产物,DNA检测显示两条带,一条对应于前体RNA,另一条对应于剪接RNA。首次证明在E. coli中,RIR基因的intronⅠ1编码的RTL蛋白能够帮助intron I1进行自剪接。
将突变的RTL编码序列插入pAR3质粒的PBAD启动子后,构建表达载体pAR—RTLm,与表达载体pDR—1D共同转化Escherichia coli细胞,诱导表达,提取总RNA,RT—PCR,DNA检测显示只有一条前体条带,说明突变的RTL不能帮助intron I1进行自剪接。
另外,将构建含有groupⅡ intron的表达载体pDN1~4(T.erythraeum的DNA聚合酶Ⅲβ亚基基因dnaN包含4个groupⅡ intron dnaN—1,-2,—3,—4,它们都不编码RTL蛋白质)与pAR—RTL2表达载体共同转化Escherichia coli细胞,诱导表达,提取总RNA,RT—PCR,DNA检测显示一条前体条带,也说明了RTL蛋白不能帮助非同源性的intron进行自剪接。
实验证明:在Escherichia coli中,RIR基因的intron I1是在intron自身编码的RTL蛋白的辅助下进行自剪接的,而非宿主体内的蛋白质。RTL蛋白能专一性的帮助编码它的groupⅡ intron进行自剪接,而不能帮助非同源性的groupⅡintron进行自剪接。