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5’UTR文库:

mRNA UTR的设计策略大致分为2种,目前两种设计方法在商业化mRNA疫苗的开发中均有应用。

其一是直接选取天然UTR序列,通常为靶细胞内高表达基因、或病毒来源UTR。常用的天然UTR序列通常来源于人alpha珠蛋白(HBA, α-globin)、人beta珠蛋白(HBB, β-globin)、白蛋白(ALB, Albumin)、人热休克蛋白70(HSP70)等。

其二是基于算法设计UTR序列,常用的方法有基于指数富集的配体系统进化技术(SELEX)全新设计5’UTR序列(以Moderna公司为代表)。

5’UTR序列列表:

UTR来源 5’ UTR序列
天然5’UTR
α-globin(α-珠蛋白) ACTCTTCTGGTCCCCACAGACTCAGAGAGAACCCGCCACC
BNT162b2(BioNTech) GAGAATAAACTTGTATTCTTCTGGTCCCCACAGACTCAGA
GAGAACCCGCCACC
β-globin(β-珠蛋白) ACATTTGCTTCTGACACAACTGTGTTCACTAGCAACCTCAAACAGACACCGCCACC
GGGAAATACATTTGCTTCTGACACAACTGTGTTCACTAGCAACCTCAAACAGCCACC
Albumin(白蛋白) ACTAGCTTTTCTCTTCTGTCAACCCCACACGCCTTTGGCACAGCCACC
HSD(羟基类固醇脱氢酶) GGGTCCCGCAGTCGGCGTCCAGCGGCTCTGCTTGTTCGTGTGTGTGT
CGTTGCAGGCCTTATTCGGATCCGCCACC
GAPDH(甘油醛-3-磷酸脱氢酶) GGGAAATAGCTCTCTGCTCCTCCTGTTCGACAGTCAGCCGCATC
TTCTTTTGCGTCGCCAGCCGAGCCACATCGCTCAGCCACC
FH1(富马酸水合酶1) GGGAAATAGCCCAGAAATTCTACCCAAGCTCCCTCGCCAC
eEF2(真核延伸因子2) GGGAAATACACATCCGCCGTCGTCGCCGCCATCCTCGGCGCG
ACTCGCTTCTTTCGGTTCTACCTGGGAGAATCCACCGCCATCCGCCAC
HSPA1A(热休克蛋白家族A (Hsp70)1A成员) GGGAAATAACGGCTAGCCTGAGGAGCTGCTGCGACAGTCCACTACCTTTTT
CGAGAGTGACTCCCGTTGTCCCAAGGCTTCCCAGAGCGAACCTGTGCGG
CTGCAGGCACCGGCGCGTCGAGTTTCCGGCGTCCGGAAGGACCGAGCTCTTCT
CGCGGATCCAGTGTTCCGTTTCCAGCCCCCAATCTCAGAGCG
GAGCCGACAGAGAGCAGGGAACCGGCGCCACC
H4C2(H4成簇组蛋白) GGGAAATAGTACCTGGTTTTTGTTGTCAGCTGGTTAGCCACC
C3(补体蛋白C3) GGGAAATACTCCTCCCCATCCTCTCCCTCTGTCCCTC
TGTCCCTCTGACCCTGCACTGTCCCAGCCACC
CFL1 (肌动蛋白丝切蛋白 1) GGGAAATAGTTCAGTCGGGTCCCGGCAGCGGCTGCAGCGCTCTCGTCTTC
TGCGGCTCTCGGTGCCCTCTCCTTTTCGTTTCCGCCACC
Rabb (维甲酸受体β) GGGAAATACACTTGCTTTGACACAACTGTGTTTACTTGCAATCCCCCAAAA
CAGACAGACGCCACC
CYBA (细胞色素B-245 α链) AGTGCGCGCCTAGCAGTGTCCCAGCCGGGTTCGTGTCGCCGCCACC
TPL (腺病毒TPL) GGGAAATACTCTCTTCGCATCGCTGTCTGCGAGGGCCAGCTGTTGGGCTC
GCGGTTGAGGACAAACTCTTCGCGGTCTTTCCAGTACTCTTGGATCGGAAA
CCCGTCGGCCTCCGAACGGTACTCCGCCACCGAGGGACCTGAGCGAGTC
CGCATCGACCGGATCGGAAAACCTCTCGAGAAAGGCGTCTAACCAGTCAC
AGTCGCAAGAAGCTTAGCATTCCGGTAACTGTTGGTAAAGCCACC
工程化5’UTR
mRNA-1273 (Moderna) GGGAAATAAGAGAGAAAAGAAGAGTAAGAAGAAATATAAGACCCCGGCGC
CGCCACC
Moderna RSV疫苗 GGGAAATAAGAGAGAAAAGAAGAGTAAGAAGAAATATAAGAGCCACC
Moderna CMV疫苗 TCAAGCTTTTGGACCCTCGTACAGAAGCTAATACGACTCACTATAGGGAAA
TAAGAGAAAGAAGAGTAAGAAGAAATAAGAGCCACC
Moderna MMA疗法 GGAAATCTCCCTGAGCTTCAGGGAGTAAGAGAGAAAAGAAGAGTAAGAAG
AAATATAAGACCCCGGCGCCGCCACC
最小5’UTR ACTCCGCCACC

5’UTR序列查询工具:

更多天然来源的UTR序列小伙伴们可直接在NCBI等网站查找。以α-珠蛋白为例,NCBI查询UTR序列的步骤为:NCBI官网(National Center for Biotechnology Information)进行查询,选择Gene查询,输入α-globin,选择人源(Homo sapiens (human))对应的基因序列,随后在基因组序列→工具→查看序列,在“序列预览窗口”中可看到,不同的序列元件被标识了不同的颜色,其中UTR序列背景为浅紫色(如图片中箭头所指示,编码区域的上游为5’UTR序列,下游为3’ UTR序列)。