[发明专利]dORF在增强上游编码基因翻译中的应用

说明书

本发明公开了dORF在增强上游编码基因翻译中的应用，属于基因工程技术领域。本发明通过对亚洲棉0天、5天、10天、20天四个不同发育时期的胚珠，以及14天和四种非生物胁迫(紫外、盐、高温、低温)处理下的幼苗进行核糖体印记测序，发现在基因的非编码区域存在大量的核糖体信号，通过蛋白质印迹和瞬时转化实验证明在基因非编码区域存在编码能力的开放可读框，且在基因下游3’UTR区域具有编码能力的开放可读框dORF可增强其上游基因的翻译能力，同时在其他单子叶和双子叶植物中也存在同样现象。基于dORF的功能，其可作为一种元件调控基因的翻译效率，在转基因或稳定表达基因的系统中发挥作用，具有巨大的应用潜力和应用前景。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，特别涉及dORF在增强上游编码基因翻译中的应用。

背景技术

近年来，随着测序技术的发展，对蛋白水平的研究取得了巨大突破。随着核糖体印记测序技术和质谱测序方法的不断完善，每个真核信使RNA(mRNA)编码一个蛋白质的结论也已经被修订。核糖体印记分析揭示了许多基因的非编码区域5’UTR和3’UTR具有编码蛋白的潜能，而在多个物种和病毒中，已经证实长链非编码RNA(lncRNA)也可以编码蛋白。大多数情况下，位于基因5’UTR区域具有编码能力的开放可读框，被称之为uORF(upstream openreading frame)能够抑制下游基因的翻译能力。

对于基因3’UTR区域具有编码能力的开放可读框，称之为dORF(down stream openreading frame)，在植物和动物中，关于其相关的特征和功能并没有做系统性的研究。通过本发明的数据发现在植物中，dORF(down stream open reading frame)能够促进上游基因的翻译能力，通过dORF调控基因的翻译水平或许能成为一种新的改造方式，应用于植物高产品种的培育以及提高对胁迫的响应，具有十分重要的生物学意义。

发明内容

本发明证实植物内源的dORF(down stream open reading frame)具有促进上游基因翻译的能力，dORF可作为一种调控基因翻译水平的新方式，基于此，本发明提供dORF在增强上游编码基因翻译中的应用。

本发明通过对亚洲棉四个不同发育时期的胚珠：0天、5天、10天、20天，以及14天和四种非生物胁迫(紫外、盐、高温、低温)处理下的幼苗进行核糖体印记测序，首先对数据的质量进行评估，具有明显的3-nt周期性，表明获取是有效数据。下一步便对亚洲棉基因组范围的sorf(small open reading frame)进行了全面的注释，发现在编码基因的非编码区域存在大量具有编码潜能的开放可读框。为了更进一步理解这些具有编码潜能的开放可读框存在的意义，本发明对其基本特征进行了分析。和基因的编码区域相比，上游具有编码能力的开放可读框uORF和下游具有编码能力的开放可读框dORF具有较短的氨基酸长度，在100个氨基酸左右；翻译能力与基因的编码区域相比较弱。

为了探究亚洲棉sorf存在的生物学意义和潜在功能，本发明首先比较了在相同转录水平的条件下，含有uORF的基因与不含uORF的基因翻译效率。本发明随机挑选了3000个例子，发现含有uORF的基因翻译效率要明显低于不含uORF的基因，这和目前已知的结论相符合，而dORF却表现出相反的趋势，和不含dORF的基因相比，含有dORF基因的翻译效率明显较高，这表明dORF起着和uORF相反的功能。