内部核糖体进入位点

内部核糖体进入位点（英语：Internal ribosome entry site, IRES）是一个长数百碱基对（bp）的基因工程元件。IRES最初发现于病毒中，后来发现一部分真核细胞的mRNA上也带有IRES元件。IRES能引导核糖体进入该序列，转译3'方向的开放阅读框。将IRES序列插入同一转录本下的两个开放阅读框（ORF）中间，可以使一个转录本转译产生两个独立的蛋白质。

脊髓灰质炎病毒基因组RNA，其中含有IRES原件

起源与机制

IRES于1988年和1989年分别由纳胡姆·索嫩贝尔格和埃卡德·维默尔团队在脊髓灰质炎病毒（PV）和脑心肌炎病毒（EMCV）中发现^[1][2]。之后，又发现在真核生物的mRNA中也存在IRES序列。第一个发现的真核细胞IRES序列位于免疫球蛋白重链结合蛋白BiP的mRNA上，研究人员发现细胞即使被脊髓灰质炎病毒感染，BiP基因仍然可以不受影响地表达，进入深入研究后发现了IRES序列的存在。人的FGF（成纤维细胞生长因子）基因家族、p53、c-Myc等基因的mRNA中都发现了IRES元件^[3]。

来自病毒的IRES作用机制是招募核糖体的40S亚基或使其与该区域结合，令核糖体在该区域开始组装，进而启动3'方向开放阅读框的转译。而真核生物中天然存在的IRES作用机理尚不十分清楚，很大程度上停留在推论阶段^[3][4]。

目前常用的IRES分为I型和II型，其中源自脊髓灰质炎病毒（PV）IRES元件的称为I型，源自脑心肌炎病毒（EMCV）IRES元件的称为II型，II型比I型更加常用^[5][6]。

应用

在基因工程中，IRES可在真核细胞中使一个转录本转译出两条独立的肽链，这能满足仅通过载体中单个转录本使宿主表达两个独立的蛋白质而不是一个融合蛋白的要求。如果需要令两个蛋白分开表达（例如需要一个蛋白进入细胞核中、另一个蛋白在细胞质中表达），又希望只在载体上构建一个转录本，那么可以选择在两个蛋白的编码区（CDS）中间加入一个IRES序列。除此之外，如果两个蛋白融合后融合蛋白没有功能，可以在两个蛋白的编码区中间插入一段编码IRES序列，或将连结肽更换为IRES序列，使两个蛋白分开转译。这样做有很大机会使两个蛋白恢复功能^[5][6]。

相比2A肽（如P2A、T2A），IRES的序列较长、而且效率一般也不如2A肽高，受IRES调控的基因表达水平一般比IRES上游的基因低^[7]。此外，IRES要求3'端方向的阅读框是开放阅读框，即第一个密码子一定要是启动密码子^[3]。

参见

• 多顺反子
• 2A肽

参考

1. Pelletier J, Sonenberg N. Internal initiation of translation of eukaryotic mRNA directed by a sequence derived from poliovirus RNA. Nature. July 1988, 334 (6180): 320–5. PMID 2839775. doi:10.1038/334320a0.
2. Jang SK, Kräusslich HG, Nicklin MJ, Duke GM, Palmenberg AC, Wimmer E. A segment of the 5' nontranslated region of encephalomyocarditis virus RNA directs internal entry of ribosomes during in vitro translation. Journal of Virology. August 1988, 62 (8): 2636–43 [2019-01-14]. PMC 253694 . PMID 2839690. （原始内容存档于2019-09-16）.
3. Hellen, C. U.T. Internal ribosome entry sites in eukaryotic mRNA molecules. Genes & Development. 2001, 15 (13): 1593–1612. ISSN 0890-9369. doi:10.1101/gad.891101.
4. Komar, Anton A; Hatzoglou, Maria. Cellular IRES-mediated translation. Cell Cycle. 2014, 10 (2): 229–240. ISSN 1538-4101. doi:10.4161/cc.10.2.14472.
5. Beales, L. P.; Holzenburg, A.; Rowlands, D. J. Viral Internal Ribosome Entry Site Structures Segregate into Two Distinct Morphologies. Journal of Virology. 2003, 77 (11): 6574–6579. ISSN 0022-538X. doi:10.1128/JVI.77.11.6574-6579.2003.
6. Martin Schleef. Plasmids for Therapy and Vaccination. John Wiley & Sons. 11 July 2008: 126–129 [2019-01-14]. ISBN 978-3-527-61284-0. （原始内容存档于2019-01-14）.
7. Ibrahimi, Abdelilah; Velde, Greetje Vande; Reumers, Veerle; Toelen, Jaan; Thiry, Irina; Vandeputte, Caroline; Vets, Sofie; Deroose, Christophe; Bormans, Guy; Baekelandt, Veerle; Debyser, Zeger; Gijsbers, Rik. Highly Efficient Multicistronic Lentiviral Vectors with Peptide 2A Sequences. Human Gene Therapy. 2009, 20 (8): 845–860. ISSN 1043-0342. doi:10.1089/hum.2008.188.