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基因载体中的WPRE 元件(土拨鼠肝炎病毒转录后调控元件)的作用

2025-12-01     来源:本站     点击次数:169

WPRE(Woodchuck Hepatitis Virus Post - Transcriptional Regulatory Element,土拨鼠肝炎病毒转录后调控元件)是基因载体中常用的顺式作用元件,核心作用是通过转录后调控机制显著提升目的基因的表达水平,同时具备增强载体表达稳定性等辅助功能,广泛应用于慢病毒、腺相关病毒(AAV)等重组病毒载体及质粒载体中。

核心作用:提升目的基因表达效率
这是 WPRE 最核心的功能,其通过多个转录后调控环节协同作用,大幅提高 mRNA 的利用率和蛋白质合成效率,具体机制如下:
1、促进 mRNA 的正确加工与成熟
WPRE 包含类似真核生物 mRNA 的剪接信号和 poly (A) 信号相关调控序列,能辅助细胞内的剪接体和加尾复合物识别 mRNA 前体,促进剪接准确性和poly (A) 尾的有效添加。这一过程可减少未成熟 mRNA 的降解,增加成熟 mRNA 的产量,为后续翻译提供更多功能完整的模板。

2、增强 mRNA 的核输出效率
真核生物中,成熟 mRNA 需从细胞核转运至细胞质才能进行翻译。WPRE 能与细胞内的核输出因子(如 TAP/NXF1 等)结合,形成复合物并通过核孔复合体快速将 mRNA 转运到细胞质,缩短 mRNA 在细胞核内的滞留时间,减少其被核内核酸酶降解的概率,同时提升细胞质中 mRNA 的浓度。

3、提高 mRNA 的稳定性
WPRE 的二级结构中存在特定的茎 - 环结构,可保护 mRNA 免受细胞质中核酸外切酶的降解,延长 mRNA 的半衰期。此外,该元件还能减少 mRNA 因序列不稳定导致的降解,进一步增加可用于翻译的 mRNA 总量。

4、优化 mRNA 的翻译起始
部分研究表明,WPRE 可通过影响 mRNA 的二级结构,使核糖体更易结合到 mRNA 的 5' 端帽子结构,促进翻译起始复合物的形成,从而提高蛋白质的合成效率。

辅助作用:增强载体表达的稳定性与适用性
1、降低载体沉默风险
在病毒载体(如慢病毒)介导的基因转导中,外源基因易因宿主细胞的表观遗传修饰(如启动子甲基化)而发生表达沉默。WPRE 可通过其调控作用维持 mRNA 的持续转录与翻译,缓解基因沉默现象,保障目的基因在宿主细胞中长期稳定表达。

2、适配多种载体与细胞类型
WPRE 的调控机制具有较高的通用性,不依赖特定启动子或细胞类型,可与 CMV、EF1α 等多种启动子搭配使用,且在哺乳动物细胞、干细胞等多种细胞中均能发挥作用,提升载体在不同应用场景下的兼容性。

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