分子生物学名词解释

exon与CDS的区别

exon用于描述DNA层面，CDS（Coding sequence）常用于描述mRNA层面多个exon经过可变剪接之后形成一个CDS

exon转录后经过剪接，形成了一条成熟mRNA，这条成熟mRNA包括头部的5‘UTR、尾部的3’UTR和中间的CDS区域，而头尾的UTR分别是由其中的两个exon提供的（不一定是如图中所示的第一个exon和最后一个exon，应该也可能是由中间的提供的，因为有可变剪接（只是猜测，不懂深入的内容））。从这一层理解上，同一个基因exon和CDS的区别应该就是UTR：exon-UTR=CDS。

GenBank部分基因组.gff信息存在的小问题：UTR注释不全

ORF，open reading frame（开放阅读框）与CDS的区别

理论上的蛋白编码区，一般是先在DNA序列中寻找起始密码子（AUG）对应的序列ATG，然后按每3个碱基一组向后延伸，一直到出现终止密码子（UAG、UGA、UAA）对应的序列

ORF包含intron，而CDS不包含CDS can be a subset of an open reading frame (ORF)

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UTR（Untranslated Regions)

非翻译区，是信使RNA（mRNA）分子两端的非编码片段

5-UTR从mRNA起点的甲基化鸟嘌呤核苷酸帽延伸至AUG起始密码子3-UTR从编码区末端的终止密码子延伸至多聚A尾巴（Poly-A）的前端

即非翻译区，是信使RNA（mRNA）分子两端的非编码片段。 5-UTR从mRNA起点的甲基化鸟嘌呤核苷酸帽延伸至AUG起始密码子；3-UTR从编码区末端的终止密码子延伸至多聚A尾巴（Poly-A）的末端。

5 UTR is a piece of RNA or mRNA located at 5 upstream to the protein coding region or unit of that RNA or mRNA. This piece of mRNA will not be translated into amino acid peptides, but this untranslated region (UTR) could play regulatory roles in RNA translation, RNA stability, and in RNA transcription.

3UTR is a piece of RNA or mRNA located at 3 downstream to the protein coding region or unit of that RNA or mRNA. This piece of mRNA would not be translated into amino acid peptides too, but this untranslated region is place at which many different miRNA associates with and initiates attenuation of mRNA translation. Moreover, the specific miRNA and 3 UTR association promotes degradation of target mRNA. Further the length of 3 UTR can be regulated with specific cytoplasmic poly (A) polymerase and this process would decide the fate of mRNA in the cell.

Bivalent Chromatin 二价染色质

二价染色质是与组蛋白结合的DNA片段，在同一区域中既具有阻遏性又具有活化性的表观遗传调控因子。这些调节剂致力于增强或沉默基因的表达。[1]由于这些调节剂彼此相反，因此它们通常在不同的时间与染色质相互作用。但是，在二价染色质中，两种类型的调节剂都同时与同一域相互作用。[1]二价染色质结构域通常与以低水平表达的转录因子基因的启动子相关。[2]二价域也被发现在发育调控中起着重要作用。多能胚胎干细胞，以及基因印迹。

胚胎干细胞与发育

二价染色质域在胚胎干（ES）细胞中发现，并在细胞分化中起重要作用。当将ES细胞保持在未分化状态时，DNA的二价域被用来沉默会激活细胞分化的发育基因，同时保持基因的蓄势并准备被激活。胚胎干细胞和印迹基因与激活（H3K4me3）和抑制性（H3K27me3）标记相关，因为它们允许基因被抑制直到需要激活为止。当ES细胞收到分化为特定细胞谱系的信号时，需要特定发育基因的激活才能分化。[2]所需的发育基因将被激活，而该细胞谱系不需要的其他基因将通过其bivalent chromatin domains（二价域）被抑制。[1]

在二价域上发现的H3K4me3和H3K27me3标记可调节胚胎干细胞是否分化或保持未指明的状态（多能状态）。表观遗传标记有助于多能性和分化过程中某些基因的表达和其他基因的沉默。H3K27me3标志物可抑制发育控制基因并阻止细胞分化，以确保细胞保持多能性。

2. 基因印记

印记是一个过程，其中一个亲本等位基因被沉默，而另一亲本的等位基因被表达。人类ef="https://en.wikipedia.org/wiki/GRB10">GRB10基因显示出印迹的基因表达，在小鼠中，这种印迹的Grb10表达是通过存在二价染色质来实现的。[3]小鼠中的Grb10基因具有一个二价域，该域使用H3K4me3和H3K27me3修饰作为从一个亲本表达基因而另一个亲本沉默的工具。

在大多数体细胞组织中，Grb10基因是从母体等位基因表达的，除了在大脑中是从父本等位基因表达的。[3]H3K4me3和H3K27me3标记用于该基因的父本等位基因，以使其在除脑外的所有组织中保持沉默。[3]在脑组织中该基因的母亲等位基因上使用了相同的甲基化标记。当基因被表达时，H3K27me3阻遏标记从二价结构域去除。

DNA拓扑结构

DNA双链的整体结构通常不是简单的线性结构，在体内,DNA是以超螺旋的形式存在的。DNA超螺旋属于拓扑学的研究范畴，因此DNA的高级结构也称DNA拓扑结构。DNA的拓扑结构是指在DNA双螺旋的基础上，进一步扭曲所形成的特定空间结构。DNA超螺旋由DNA拓扑异构酶来调节和控制DNA超螺旋密度的变化【1】。

DNA内的拓扑结构 底部,DNA中也形成了分子内的结和分子间的缠结。

DNA超螺旋包括正超螺旋和负超螺旋，是DNA分子的进一步扭曲所形成的DNA的三级结构：当DNA分子沿轴扭转的方向与通常双螺旋的方向相反时，造成双螺旋的欠旋而形成负超螺旋；方向相同时则形成正超螺旋。生物体内一般以负超螺旋结构存在。

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共有序列(consensus sequence) 决定启动序列的转录活性

在分子生物学和生物信息学中，共有序列是指在序列比对的每个位置上发现的最频繁的残基(无论是核苷酸还是氨基酸)的计算序列。它代表了一个多序列比对的结果，其中相关序列相互比较，并计算出相似的序列基序。这些信息在考虑依赖序列的酶如RNA聚合酶时很重要

从统计学上讲，科学家可以对遗传序列进行分类以寻找motif。重复序列称为序列基序sequence motifs，通常用于表示控制特定生物学过程的遗传区域。共有序列还可以洞悉蛋白质是如何合成的，或者分子是如何在细胞内被引导的。

e.g. Transcriptional repressor protein YY1，Multifunctional transcription factor that exhibits positive and negative control on a large number of cellular and viral genes by binding to sites overlapping the transcription start site. Binds to the consensus sequence 5-CCGCCATNTT-3; some genes have been shown to contain a longer binding motif allowing enhanced binding; the initial CG dinucleotide can be methylated greatly reducing the binding affinity. The effect on transcription regulation is depending upon the context in which it binds and diverse mechanisms of action include direct activation or repression, indirect activation or repression via cofactor recruitment, or activation or repression by disruption of binding sites or conformational DNA changes.

将靶向调控Tex19.1的CPE非共有序列突变为共有序列，萤光素酶活性比WT增强了四倍。证实了在Tex19.1的3UTR发现的非共有序列CPE活性弱于含共有序列的【2】。

Pull down实验与免疫共沉淀区别

Pull down技术是将一种蛋白质固定于某种基质上（如Sepharose），但细胞抽提液经过该基质时，可与该固定蛋白相互作用的配体蛋白被吸附，而没有被吸附的“杂质”则随洗脱液流出。被吸附的蛋白可以通过改变洗脱液或洗脱条件而回收下来。通过pull down技术可以确定已知的蛋白与钓出蛋白或已纯化的相关蛋白间的相互作用关系，从体外转录或翻译体系中检测出蛋白相互作用关系。反应了直接相互作用。 如GST融合蛋白在经过固定有谷胱甘肽（GSH）的色谱柱时，就可以得到能够与“诱饵”蛋白相互作用的兴趣蛋白。

Pull down实验一般用于体外转录或翻译体系，如酵母双杂交系统中检测蛋白质之间的相互作用。但并不能真实的反应蛋白质之间的相互作用，因为在体内它们不一定空间上有碰到，所以并不意味着在生理条件下一定结合。

免疫共沉淀技术的基本原理是：在非变性条件下裂解细胞，蛋白质之间的相互作用还可以保持。在细胞裂解液中加入抗兴趣蛋白的抗体，孵育后再加入与抗体特异结合的结合于Agarose微珠上的金黄色葡萄球菌蛋白A（SPA），若细胞中有与兴趣蛋白结合的目的蛋白，就可以形成这样的一种复合物：目的蛋白-兴趣蛋白-抗兴趣蛋白抗体-SPA/Agarose，因为SPA/Agarose比较大，这样复合物在离心时就被分离出来。经蛋白上样缓冲液变性煮沸，复合物四组分又被分开。然后经WB试验，用抗体检测目的蛋白是什么，是否为预测蛋白。这种方法得到的目的蛋白是在细胞内天然与兴趣蛋白结合的，符合体内实际情况，得到的蛋白可信度高。 Co-IP，可以反映直接/形成复合物后的间接相互作用。

Co-IP，in vivo，可以证明两个蛋白在体内至少会形成复合物，但不能确定是否是直接相互作用的，这就必须借助于pull-down了。

生长因子和细胞因子的区别

细胞因子：

机体的免疫细胞和非免疫细胞能合成和分泌小分子的多肽类因子，它们调节多种细胞生理功能，这些因子统称为细胞因子（cytokines）。细胞因子包括淋巴细胞产生的淋巴因子和单核巨噬细胞产生的单核因子等。目前已知白细胞介素（interleukin,IL），干扰素（interferon,IFN）、集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor,TNF）、转化生长因子（transforming growth foctor,TGF-β）等均是免疫细胞产生的细胞因子。

生长因子：

是具有刺激细胞生长作用的细胞因子，包括转化生长因子—β(TGF—β)、胰岛素样生长因子(IGF)表皮生长因子(EGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、结缔组织生长因子(CTGF)、神经生长因子(NGF)、血小板源性生长因子(PDGF)等，在细胞肥大、细胞增殖、细胞外基质堆积等方面发挥作用。

简言之：细胞因子的概念包含了生长因子Deweese JE, Osheroff MA, Osheroff N. DNA Topology and Topoisomerases: Teaching a "Knotty" Subject.Biochem Mol Biol Educ. 2008;37(1):2–10. doi:10.1002/bmb.20244Sousa Martins JP, Liu X, Oke A, et al. DAZL and CPEB1 regulate mRNA translation synergistically during oocyte maturation.J Cell Sci. 2016;129(6):1271–1282. doi:10.1242/jcs.179218