人線粒體RNA加工及調(diào)控*

熊清平 劉如娟 王恩多1，

（1）中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/上海生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所，上海 200031；2）上海科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 201210）

1 線粒體DNA（mitochondrial DNA，mt-DNA）的轉(zhuǎn)錄

人線粒體基因組是一個(gè)環(huán)狀的雙鏈DNA分子，由重鏈（heavy-strand） 和輕鏈（light-strand） 組成，共含16 569 個(gè)堿基對［1-3］。線粒體基因組共編碼37 個(gè)基因， 分別為2 個(gè)線粒體rRNA（mitochondrial rRNA， mt-rRNA） 基 因、 22 個(gè)tRNA（mitochondrial tRNA，mt-tRNA）基因和13個(gè)參與氧化磷酸化過程的蛋白質(zhì)基因［4-6］。線粒體DNA 以一種多順反子的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，其轉(zhuǎn)錄起始源于D-loop（displacement loop）區(qū)，包含輕鏈啟動子（light-strand promoter，LSP）、重鏈啟動子1（heavy-strand promoter 1，HSP1）和2（heavystrand promoter 2，HSP2）［7-8］。從LSP 起始轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物含有8個(gè)tRNA分子和1個(gè)mRNA（mitochondrial mRNA，mt-mRNA）分子；從HSP1起始轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物含有2個(gè)rRNA分子和2個(gè)tRNA分子；從HSP2 起始轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物含有2 個(gè)rRNA 分子、12個(gè)mRNA分子和13個(gè)tRNA分子。

一系列核編碼的蛋白質(zhì)因子參與線粒體DNA的轉(zhuǎn)錄過程，其核心轉(zhuǎn)錄因子有：線粒體RNA 聚合酶（mitochondrial RNA polymerase，POLRMT）、線粒體轉(zhuǎn)錄起始因子（mitochondrial transcription factor A， TFAM）、線粒體轉(zhuǎn)錄激活因子（mitochondrial transcription factor B2，TFB2M）、線粒體轉(zhuǎn)錄延伸因子（mitochondrial transcription elongation factor，TEFM）和線粒體轉(zhuǎn)錄終止因子（mitochondrial transcription termination factor 1，MTERF1）［9］。在轉(zhuǎn)錄開始時(shí)，TFAM 首先結(jié)合在位于轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游的啟動子處，TFAM的結(jié)合會招募POLRMT 結(jié)合在啟動子上，接著進(jìn)一步招募TFB2M與POLRMT的結(jié)合，組裝成一個(gè)完整的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。關(guān)于轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的發(fā)生機(jī)制，目前有兩種說法。一種說法認(rèn)為TFAM先結(jié)合到mt-DNA 上，再分別招募TFB2M 和POLRMT，但目前只有體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這種說法，沒有足夠的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持該觀點(diǎn)［10-11］。另一種說法是TFAM先結(jié)合到mt-DNA 上，然后再招募TFB2M 和POLRMT 的復(fù)合體［11-12］。因此，線粒體編碼基因轉(zhuǎn)錄過程中轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。接著，TEFM開始加入，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的有序進(jìn)行。……