用单分子荧光显微术与光学作图法构建水稻BAC克隆DNA的限制性物理图谱

报道一种用于荧光显微镜探测的研究DNA分子与限制性内切酶相互作用的方法。DNA分子经过改进的“分子梳”技术铺展并吸附于化学修饰过的盖玻片表现，然后运用限制性内切酶EcoRⅠ进行原位酶切反应，使DNA分子在固着状态下的反应结果与液相反应相对应，通过单分子荧光显微术直接观测并记录单个DNA分子的酶切反应结果，成功地构建了水稻BAC克隆DNA的限制性物理图谱，为单分子的动态荧光显微镜实施研究和基因组光学作图打下基础。     

计算机家族"添丁进口"

DNA计算机诞生了2001年12月22日出版的英国《自然》杂志报道,以色列“魏兹曼研究所”的科学家已经成功地研制出了世界上第一台DNA计算机,这是一种由DNA分子和酶分子构成的微型“生物计算机”,一万亿个这样的计算机仅一滴水那样大,其运算速度约为每秒十亿次,且精确度达达99.8％。据《自然》介绍,该计算机是世界上第一种由DNA分子构成全部输入输出部件和软件的可编程独立计算     

运行于磁珠表面的可编程DNA计算机

后基因组时代涌现出DNA操作技术一系列新的应用, 其中包括建立在DNA分子基础上的生物计算机. 至今还没有在固体表面实现基于自动机原理的DNA计算的相关报道. 本文描述了一种可编程的DNA计算装置——具有图灵机部分功能的有限自动机, 并且将计算过程转移到了固体表面. DNA计算机主要由DNA分子(输入分子, 输出状态检测分子和充当软件的状态转移分子等)、DNA限制性内切酶及连接酶和所需的缓冲液组成, 可以自动地解决计算问题. 将荧光标记在输入分子的5′端, 以便于动态跟踪监测反应过程中的各种中间产物. 这些工作具有如下的特点: (1) 成功地在磁珠表面实现了可编程的DNA计算机——有限状态自动机. (2) 通过毛细管电泳直接监测所有的DNA计算中间产物. DNA计算机的超大并行计算能力具有通过自动控制来得以实现的可行性, 为在不久的将来把大规模的DNA计算和功能基因组研究结合起来奠定了基础.     

一种简单易行的重组方法——三引物PCR法

报道了一种不需要限制性内切酶和连接酶的重组DNA方法－三引物PCR法（TP－PCR），TP－PCR反应体系中有2种模板和3种引物，从而在同一个反应体系中产生一个重组DNA分子，这种方法的主要优点是快速，高效且不依赖连接片段的限制酶位点，用这种方法已成功构建了融合蛋白基因－sck基因。     

拟南芥菜——植物分子遗传研究的理想材料

近年来,分子生物学发展迅猛。DNA体外重组技术及植物细胞,原生质体培养技术不断完善,人们寄希望遗传工程技术能开辟遗传育种的新途径,从而作为常规育种的辅助手段。然而,目前还受很多限制,其中最主要的是在分子水平上对植物生命活动过程缺乏全面的、深刻的了解,因而植物分子遗传的研究就显得尤为迫切。尽管孟德尔以豌豆为材料开创了现代遗传学麦克林托克(McClintock)以玉米为材料又提出了惊人的“转座因子”假说,但总的来说,目前利用的那些植物在进行植物分子遗传研究时存在不少缺陷,具体表现在以下几个方面:     

酶的研究与生命科学(三):分子生物学酶的发现和应用

20世纪下半叶,分子生物学取得迅猛发展,分子生物学酶的发现和应用在其中发挥了巨大的推动作用。DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶、限制性内切酶和端粒酶等的鉴定和功能阐明拓展了对许多生命现象的理解和认识。这些酶的应用还衍生出重组DNA、桑格酶法测序和聚合酶链式反应等技术,在基因操作、DNA测序和扩增等方面具有广泛应用。通过介绍分子生物学酶的研究历程展现了酶的发现和应用对当代生命科学研究仍有重要意义。     

重组DNA的研究新进展

本世纪70年代初,美国科学家S. Cohen和H. Boyer等首次在体外成功地组建了具有生物功能的重组质粒,1974年,Morrow等将第一个真核基因即瓜蟾rRNA基因导入大肠杆菌,获得克隆,标志着重组DNA(rDNA)研究的开始。rDNA技术,是在试管内用酶及其他物质使不同物种间的DNA分子彼此结合,然后导入细胞内令其行使功能的技术。它涉及五个方面:1)DNA特异的剪切技术——获取目的基因;2)核酸分子杂交技术——鉴定未知核酸分子;3)DNA的分子克隆——目的基因的扩增;4)DNA顺序测定——确立基因的精细结构和功能的关系;5)目的基因的表达——产     

主体分子型非病毒基因载体的基础应用

设计并制备了一种新的具有分子探针功能的主体分子型非病毒载体-邻菲啰啉-b-环糊精衍生物主体分子(DZY-1), 应用凝胶电泳法研究探讨了DZY-1与DNA相互作用及客体分子对该主体分子诱导DNA凝聚的影响; 并进一步研究探讨了单一主体分子、主/客体分子配合物诱导DNA分子凝聚和聚合所形成的超分子聚合物抗限制性内切酶(HindⅢ)酶解的特性. 应用扫描电子显微镜(SEM)观测到该主体分子、主/客体分子配合物与DNA分子相互作用形成超分子聚合物的微观结构形态. 阐述了其作为非病毒基因载体可能的传递机制, 为设计、制备新的非病毒基因载体提供了一种新途径.     

DNA分子写“DNA”

新年第一期出版的国际纳米界权威杂志《纳米通讯》封面一反以往的虚拟画面,而是三个“笔迹”稍有歪扭的“DNA”字母。这3个字母可不是用笔写出来的,而是通过纳米操纵技术,用单个DNA分子长链书写的,每个字母长仅300纳米、宽200纳米。日前,《纳米通讯》用整整4页篇幅,图文并茂地报道了这项纳米科技与生物学结合的重大突破。     

“纳米光镊装置”

一个只及头发丝万分之一粗的单分子,你如何感知它的运动方向和力量呢?现在你可以在中科大科学家研制的纳米光镊系统上亲自尝试DNA分子的折叠,以及与组蛋白的微小结合力的测量。这个装置名为“纳米光镊系统”,是由中科大激光生物实验室研制成功的,刚刚通过中科院组织的专家组的鉴定,它标志着我国纳米光镊技术获得了重大进展。“光镊技术”被称为无形的机械手,区别于日常有形的镊子,光镊是利用激光动量转移产生的辐射压力,形成具有梯度力场的光学陷阱,处在陷阱中的微粒受到梯度力场的作用,就被“钳住”。这个光学陷阱像是一把小镊子,因此被…     

限制性核酸内切酶PvuⅡ识别序列外甲基化抑制其酶切活性的分子机理研究

DNA甲基化是DNA分子上重要的碱基修饰方法之一,它可以影响核酸的结构及其与蛋白质的相互作用,由此影响基因的表达,关于甲基化与限制性核酸内切酶之间的关系,以往的研究表明:限制性核酸内切酶识别序列内DNA甲基化可特异性地抑制该酶的酶切活性。     

一种方便、无PCR过程的DNA shuffling方法

目前大多数的DNA shuffling方法都需要PCR过程. 由于一些限制内切酶的识别位点与切割位点不重叠而产生不同的黏性末端, 当再连接的时候, 同源片段之间就可以混合起来按照正确顺序组装成新的嵌合体分子. 利用这种性质, 构建了一种新的、无PCR过程的、简便的shuffling方法.     

RNA聚合酶动态调控DNA转录的单分子水平研究进展

真核生物的RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)和原核生物的RNA聚合酶(RNAP)主要负责转录合成信使RNA(mRNA)，调控不同基因的转录水平，以调节生物体的生长发育和应对复杂多变的环境。研究者采用传统的荧光显微镜观测到RNAP可形成团簇，据此针对DNA转录调控提出“转录工厂”模型。随着单分子技术的发展，研究者在单分子水平上观测到了活细胞中RNAP动态调控DNA转录，提出RNAP可以通过液-液相分离机制进行转录调控。该综述总结了不同单分子荧光显微镜的技术原理，以及相关的荧光探针标记方法，并介绍了在真核生物和原核生物中应用单分子成像技术可视化RNA聚合酶动态调控DNA转录过程的研究进展，最后展望了单分子技术在转录调控研究中的应用前景。     

DNA损伤修复的单分子水平研究进展

外源或内源的DNA损伤在生物体内持续发生。DNA损伤修复的缺陷与很多疾病甚至癌症等息息相关,而生物细胞进化出一系列精密的修复机制以耐受或切除这些损伤。单分子技术区别于常规的生化、分子生物学等手段,可以在体外和活细胞内研究DNA修复相关生物分子的动态反应特征,从而对DNA修复机制进行更充分的剖析。文章围绕常见的DNA损伤及其修复类型,阐述了近年来利用原子力显微镜、磁镊、光镊等单分子操控技术,以及全内反射荧光显微镜、光激活定位显微镜和超分辨显微示踪等单分子荧光成像技术在DNA修复机制研究中取得的进展,梳理了利用单分子技术解决的长期存在的关于DNA修复难题,并展望了单分子技术联合其他交叉学科技术在研究DNA修复机制方面的前景。     

美丽实用的分子进化

生命的蓝图是用DNA来书写的，因而人们可以通过比较DNA序列来研究不同生物之间的进化关系。构建“进化树”。这一新兴的学科领域被称为分子系统学，它为预测基因的功能、追溯传染病病毒的感染源提供了新的解决之道。     

生命的螺旋

DNA双螺旋结构的发现开启了现代生物学的新篇章。60年来,分子生物学领域呈现出一片繁荣景象:分子遗传学、分子免疫学、细胞生物学以及各种组学新学科不断涌现,包括内含子和基因碎片、限制性内切酶遗传图谱方法、微阵列、DNA测序、人类基因组计划等一系列重大科学进展令生物学家们印象深刻。此外,转基因技术在1983年实现突破,合成生物学也于2003年被定义,一场以生物技术为先导的工业     

十年来改变科学的十大重要进展

揭秘黑暗基因组 从前,人类对于基因组的认识似乎这是件再简单不过的事了：脱氧核糖核酸（DNA）负责下达指令,进而使得蛋白质在人体中合成;而这些指令全部包含在组成DNA的基因中。作为分子信使．DNA的化学“表亲”核糖核酸（RNA）负责携带这些指令并进入细胞的蛋白质工厂,     

生物技术的新领域

蛋白质工程可以说,生命活动必需的蛋白质由DNA设计.由于氨基酸序列中的顺序是由DNA决定的,所以DNA基本序列的部分改变,会引起氨基酸序列的改变,结果会造成改变后的蛋白质结构,从而形成新的功能。实际上,我们知道,通过改变DNA的基本结构,酶的1个氨基酸的改变就会导致产生该种酶的新的性质,或增强其活性。这种技术称之为“基因诱变”,由于DNA     

反向转录的发现——分子生物学的一个重要成就

现代生物学的主要目标之一是研究生物体内信息是如何隐藏在分子结构之中,而这种信息又是如何从一个分子向另一个分子转移的。许多生命的重要现象,如胚胎细胞的分化,正常细胞转变成肿瘤细胞等重大课题,只有在弄清上述问题后,才有可能得到根本解决。五十年代以来,人们已经搞清楚了,细胞的遗传信息是藏在一种叫做脱氧核糖核酸的生物高分子中。脱氧核糖核酸简称为DNA。DNA由两条长链分子组成。它们相互绕在一起构成了一种所谓双螺旋的结构。DNA虽然是一个极大的分子,但它主要由四种不同的碱基组成。四种碱基以各种不同的次序排列,就构成了不同的DNA分子。生物体内的“信息”就是通过这种方式,“写在”DNA分子上。在正常细胞里,     

利用DNA逻辑开关进行细胞内生物分子成像研究

上海应用物理研究所物理生物学实验室的研究人员，创新性地将DNA纳米技术与DNA计算相结合。设计了一系列基于三维DNA纳米结构的新型“DNA逻辑门”。这些逻辑门不仅能够对不同的输入信号产生响应，从而实现复杂的分子运算．而且可以主动穿过细胞膜．进入活细胞内实现生物分子成像。