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寡核苷酸帽法(Oligo caping method)

  日本东京大学铃木等新近开发了一种确定转录起始位点的新方法,命名为寡核苷酸帽法(Oligo capping method)。其特点为大规模、高通量、高精确度,具有借鉴意义,本文予以介绍。
  1. 传统的cDNA克隆化技术的缺点
  理想的克隆cDNA应包含模板mRNA的5'帽的结构以及3'多聚A尾的全长序列。 然而,传统的方法克隆的cDNA,多数情况下其5'末端为部分缺失状态。究其原因有二:一是在以mRNA模板进行逆转录过程中,逆转录酶在从模板mRNA中逆转录酶脱落,只能得到部分拷贝的cDNA产物;二是在进行逆转录过程中,用了部分5'末端被降解的mRNA为模板合成cDNA,因此在构建cDNA文库中得到的多数是5'末端部分缺失状态的cDNA。换言之,在构建cDNA文库的过程中,应用逆转录酶以及应用极易受降解的mRNA是不可避免的,因此5'末端部分缺失就不足为奇了。


  2.全長cDNA的克隆
  为了构建含全長的cDNA 文库,就有必要从含有多数为非全长的cDNA文库中挑选出全長cDNA的一个过程。如果我们有办法识别全長cDNA的5'端和3'端,就有可能挑选出全长cDNA。 mRNA的3'端中有一个多聚 A尾结构可作为明确的识别标记。事实上、传统的cDNA文库的构建过程,也正是利用了 mRNA 3'端这一特征性的标签(tag),用多聚T引物合成cDNA的第一链而构建的。在mRNA的5'端存在一个帽结构,而自然状态下的这一结构不能象3'端的多聚 A尾一样,直接作为一个识别标记。由此可以设想,把这一结构用某种序列来替换,使其变成一个象多聚 A尾一样的特征性的序列标签(sequence tag),就有可能作为一个识别标记,这就是寡核苷酸帽法作为 5'端的识别标记的思路。

  3. 全長cDNA文库的构建
  为了克服传统的方法构建cDNA文库中所存在的缺点,铃木等开发了用特征性的序列标签替换mRNA5'端的帽的新方法—寡核苷酸帽法(Oligo caping method)。这一方法所获得的mRNA 5'端有RNA寡核苷,3'端有多聚 A尾特征性,因此其两端均有特征性的序列标签作为识别标记,我们就可能构建只含有全长cDNA的文库。下图表示了寡核苷酸帽法的具体过程。

  4.本技术的意义
  确定启动子区域精确的确定基因的转录起始位点。
  基因的启动子区域中含有许多重要的调控基因转录的DNA序列(顺式元件),若要阐明基因在转录水平上的调控机制,克隆启动子序列是必不可缺的关键一环。到目前为止,已阐明启动子序列以及它们的调控机制的基因数量非常有限。事实上,标准的真核生物有关的启动子数据库Eukaryotic Promoter Database中登录的基因启动子也不过数百个而已。这其中一个重要原因之一是许多基因未能确切的确定转录起始位点。S1核酸酶作图法、引物延伸法、5'RACE法等传统的转录位点的确定方法,技術要求比较高,且有时由于种种原因,难以确定确切的转录起始位点。而利用铃木等开发的寡核苷酸帽法构建的cDNA文库中,随机的克隆全長的cDNA,适合于大规模、精确的获得基因转录起始位点的信息。

  注:有关详细的操作过程另文介绍。

  参考文献
  Yutaka Suzuki, Riu Yamashita1, Kenta Nakai and Sumio Sugano (2002)
DBTSS: DataBase of human Transcriptional Start Sites and full-length cDNAs. Nucleic Acids Res. 30: 328-331.

  Maruyama K. and Sugano, S. (1994)
Oligo-capping: a simple method to replace the cap structure of eukaryotic mRNAs with oligoribonucleotides. Gene 138: 171-174.

  Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, Suyama A, Sugano S. (1997)
Construction and characterization of a full length-enriched and a 5'-end-enriched cDNA library. Gene 200: 149-156.

  Suzuki Y, Taira H, Tsunoda T, Mizushima-Sugano J, Sese J, Hata H, Ota T, Isogai T, Tanaka T, Morishita S, Okubo K, Sakaki Y, Nakamura Y, Suyama A, Sugano S. (2001)
Diverse transcriptional initiation revealed by fine, large-scale mapping of mRNA start sites. EMBO Rep. 2: 388-393.

  http://elmo.ims.u-tokyo.ac.jp/dbtss/


徐明旭供稿