高密度光纤芯片技术及其在功能基因组学中的应用

DNA微阵列技术的发展带来了基因表达研究方法上的一场革命。传统的Northern blots或RT-PCR方法只能逐一地研究单个基因的表达,而DNA微阵列技术可以同时例行检测成千上万个基因表达水平的变化。在微芯片上置人寡核苷酸探针或相应于     

分子印章法DNA芯片合成(Ⅲ)——反应条件的优化

对分子印章法制备寡核苷酸微阵列芯片的工艺条件进行了探索.研究了对寡核苷酸压印偶联反应影响较大的3个因素核酸反应液反应活性的稳定性、点阵上不同核酸单体残留物的交叉污染和封闭反应对寡核苷酸微阵列杂交结果的影响.实验研究表明,在氩气保护(水和氧含量低于5×10-6)下四和核苷酸单体的乙腈混合液的反应活性可保持10 h以上.采用了一种含羟基小分子的液体对压印偶联反应后的芯片进行处理,成功地清除了芯片上大量剩余的活性核酸单体分子,解决了它们对临近点阵可能产生的污染问题.最后指出了在寡核苷酸微阵列制备过程中可以舍弃通常DNA固相合成工艺中的封闭反应步骤,有效地提高了DNA芯片的制备效率.上述研究表明分子印章法制备寡核苷酸微阵列芯片不仅可行,而且经济.     

溴化乙锭的三维荧光光谱用于研究DNA构象

文献[1]中,我们考察了溴化乙锭(EB)在不同环境介质如不同类型胶束及有机溶剂(甘油)中的三维荧光光谱,本文利用EB的三维荧光光谱研究小牛胸腺DNA(CT DNA)和鲱鱼精子DNA(FS DNA)在不同条件下的构象变化.研究发现,EB的三维荧光光谱不仅可以用作指纹分析来区分CT DNA和FS DNA,而且能够有效地说明EB和DNA的作用机理,指示DNA在不同条件下的构象变化.     

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     

转基因迷局

<正>30多年前,美国科学家伯格利用限制性内切酶,将猿猴病毒DNA和噬菌体DNA切开、重组,得到了世界上第一批重组DNA分子,标志着DNA重组技术成为现代生物技术和生命科学的基础与核心。从那时起,就有人预言,利用转基因技术培育作物会引发第二次绿色革命:充足的改良食物、燃料和纤维将喂饱这个饥饿的世界,为农民带来收益,并促进环境好转。从许多层面来看,这场革命已经开始了。生命科学具有扭转乾坤的神奇魔力。在人类对农药的依赖日益加重,而对农药的残留又心怀恐惧时,转基因技术为人们提供了一种解决问题的新方法。但同时,人们对生命奥秘的畏惧之心,又让生命科学似乎具有引     

用加速器质谱法研究低剂量抗蚜威的基因毒性

1990年以来,美国Lawrence Livermore国家实验室的许多研究报道显示,加速器质谱技术(AMS)在定量研究微量毒物与生物大分子加合方面具有广泛的应用前景.例如,他们首次成功地用加速器质谱技术,探测研究了致癌物2-氨基-3,8-二甲基咪唑-(4,5-f)喹喔啉(MeIQx)与DNA的共价结合.其探测灵敏度极高,可达每10~(11)～10~(12)核苷酸一个加合.近年来,AMS在生物医学领域的应用已引起人们的广泛关注.我们可以预言,近年内此类研究将迅速增加,特别是在环境剂量水平的药物和化学物质的基因毒性及危险性评估方面.     

不同环境介质中溴化乙锭的三维荧光光谱研究

溴化乙锭(EB)是一种应用于DNA研究最常用及较理想的荧光探针.由于仅双链DNA能使EB的荧光明显增强,EB常用来作为双链DNA的结构探针.在一定意义上,生物大分子可以认为是一种有序化介质,在不同类型有序介质中EB的三维荧光光谱特征将可以更好地帮助理解EB与DNA的作用机理.因此系统研究EB的荧光特性具有一定的意义.本文研究了不同环境介质中EB的三维荧光光谱特性,这是文献未见报道的.实验发现EB在阴离子胶束十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子胶束聚氧化乙烯(9,5)对-特辛苯酚(Triton     

DNA变异结构的扫描隧道显微镜研究

脱氧核糖核酸(DNA)是生命活动的主要遗传物质,它在不同的环境下可以产生结构变化,如经加热处理等会使DNA的舣螺旋发生解旋等变化。 最近有人用扫描隧道显微镜(STM)在人气下直接观察了裸露的B,A,Z-DNA的双螺旋结构和单链DNA的结构,证明了STM是研究核酸结构的有力工具。但经过变性处理     

用暗场电镜技术观察DNA分子的超螺旋结构

随着拓扑异构酶的发现和深入研究,人们越来越多地注意到双链DNA分子的超螺旋结构在DNA复制、RNA转录甚至可能在基因表达调控中的重要生物学意义。虽然对于小分子环状DNA,可以通过密度梯度离心的方法分离,进而可经凝胶电泳把超螺旋数不同的分子区分出来,并推算出每个分子的超螺旋数,但核酸电镜技术可以给出更为直观的超螺旋分子的图象,与生化研究手段互相补充,互相印证,从而成为研究超螺旋DNA分子的重要实     

基于序列信息高度集成的长单链DNA自组装及制备

DNA折纸术(DNA origami)是DNA纳米自组装的一种主流方法,通常1条DNA主链在成百上千条合成的DNA短链辅助下,通过碱基互补配对原则折叠并锁定生成所设计的纳米结构.单链DNA折纸术(single-stranded DNA origami,ssDNA origami)是传统DNA折纸术的一种进化和衍生,它摒除了传统折纸术对众多短序列的需求,通过高度集成序列信息至1条长单链DNA中,实现了由1条DNA序列自组装成复杂可控的纳米结构.由于体系中不存在过量的短DNA链杂质,并且同样可以顺利移植成单链RNA折纸术,单链DNA折纸术较传统DNA折纸术可能具备更好的生物和材料应用前景.本文概括了长单链DNA自组装的研究进展,总结了几种常用的长单链DNA制备的方法,并展望了该技术的应用前景.     

砒霜的克星

美国黄石国家公园拥有丰富的热泉，它们要么温度过高，要么酸度太强，再不然就是充满了有毒物质，而砒霜是其中最常见的有毒物质之一。科学家曾经认为在这些极端环境中鲜有微生物生长。然而，经过十几年的观察研究，科学家最近在这些热泉里发现了一种比较原始的、具有极强抗紫外辐射能力的红藻。     

悄然而来的双螺旋

科学界中一些重要的发现在公开之初往往并没有引起广泛的注意 ,当科学家在庆祝发现DNA双螺旋结构 5 0周年之际 ,人们意识到双螺旋当年也有着类似的经历。历史资料显示 ,1 95 3年DNA双螺旋结构模型被提出时科学界对它的反应很冷淡。实际上直到科学家们认为这种结构模型可能揭示了DNA参与蛋白质组合的机制时 ,生命科学界才对DNA双螺旋结构产生了浓厚的兴趣。　　里奇·考尔德 (RitchieCalder) 1 95 3年 5月 1 5日在《新闻记事报》上关于发现DNA结构的报道1 95 6年罗伯特·辛谢梅尔 (RobertSinshei mer)在加州理工学院所作的一次报告中…     

基于分子瓦自组装的DNA纳米管的制备与表征

利用DNA分子自组装技术可以构建从一维到三维不同形状的纳米结构,并且这些结构在微纳米电子学、纳米生物学等众多领域有许多潜在的用途.本文利用DNA分子瓦(tile)自组装技术,采用双交叉(DX)DNA分子瓦成功组装了一维DNA纳米管结构,聚丙烯酰胺凝胶电泳(native-PAGE)、透射电子显微镜(TEM)、荧光显微镜和原子力显微镜(AFM)对制得的DNA纳米管结构进行了表征,结果表明,组装成功的DNA纳米管直径在7～20nm之间,长度最长可以达到50μm以上.为了结构更加稳定,对分子瓦中每条DNA单链的5′末端进行磷酸化处理,自组装完成后利用T4DNA连接酶连接磷酸化修饰的DNA纳米管的缺口.AFM结果显示,使用T4DNA连接酶处理后的DNA纳米管更能保持完好的管状结构,表明连接处理后的DNA纳米管更加坚固,促进了DNA纳米管应用于微纳米领域的研究.     

DNA诊断—分子技术的应用

分子生物学领域的成就,已改变了人们对有关人类疾病许多方面的认识。发展中的在核酸水平上对病因进行分析的DNA诊断技术,不久的将来就会对遗传病、癌病及感染病有关的DNA和RNA进行自动、快速、简便的分析。DNA诊断技术还将促进识别出生时关系疾病的基因,从而为寻找新的防治药物创造了机会 DNA诊断的主要内容是:(1)确定相关疾病的核酸顺序;(2)发展对个别病人中的这类顺序进行监测的     

一种新型的非病毒DNA传递载体:多聚赖氨酸-硅纳米颗粒

DNA传递是基因表达与功能研究及其医学应用的重要技术。安全高效的DNA传递一直是人们梦寐以求的目标，伴随纳米生物技术发展而产生的纳米DNA传递载体为此带来了新的希望。通过OP－10／环己烷／氨水微乳液体系合成了不同粒径的硅纳米颗粒，并利用正交分析阐明了该体系中各组分对硅纳米颗粒粒径及其分布的影响；成功地在小粒径（约20nm）硅纳米颗粒表面修饰上多聚赖氨酸，研制出复合纳米材料－多聚赖氨酸－硅纳米颗粒。DNA结合分析及DNaseI消化实验发现，多聚赖氨 酸－硅纳米颗粒能有效结合和保护DNA。细胞转染实验发现，它能高效传递DNA进入HNE1细胞，并产生高水平的绿色荧光蛋白表达。这些结果表明多聚赖氨酸－硅纳米颗粒是一种．新型的非病毒纳米DNA传递载体，并将可能在基因表达与功能研究及基因治疗等领域发挥重要作用。     

植物高纯度大分子量核DNA的快速、简便制备方法

大分子量DNA(Megabase-size)的制备是构建YAC(Yeast artificial chromosome),BAC(Bacterial artificial chromosome)等大分子量基因组文库的前提,是绘制大尺度物理图谱的基础,还可以应用于重复序列的宏观研究.但因DNA在制备过程中易被机械剪切和核酸酶消解,所以制备大分子量DNA是比较困难的.最初制备植物大分子量DNA是采用低熔点琼脂糖包埋原生质体的方法,但存在明显的不足:(Ⅰ)植物原生质体的培养费时、费力、费财;(Ⅱ)适应范围有限;(Ⅲ)细胞器DNA污染严重.随后出现的包埋纯化后完整细胞核的制备方法,虽然较好地克服了包埋原生质体方法的缺点,但其制备步骤仍然繁琐,制备的大分子量DNA与细胞残渣、酚类物质(例如苹果)、细胞器DNA及小分子量核DNA混在一起,严重地干扰后续的分子生物学分析与操作.为此,我们利用脉冲电泳技术探索和建立了完善的高纯度大分子量核DNA的制备方法,能有效地克服上述缺点.     

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.     

DNA改组在腺相关病毒定向进化中的发展及其应用

DNA改组(DNA shuffling)是一种高通量的突变、筛选技术, 自1994年提出以来, 经过了几十年的发展, 其在DNA、酶和药物蛋白等的改造上都有突出的表现. 腺相关病毒(adeno- associated virus, AAV)是一种细小病毒, 由于其无致病性和能有效呈递基因而成为一种非常理想的基因表达载体. 但是AAV筛除存在一些不足, 如对某些重要靶细胞感染效率不高、存在机体的免疫反应等限制了其临床研究的进展. 应用DNA 改组技术对AAV的衣壳蛋白进行定向进化, 有望解决这些问题. 本文重点综述DNA改组在AAV衣壳定向进化上的技术发展和应用, 并结合本课题组在AAV衣壳DNA改组上的研究工作展开讨论.     

基因合成的奠基人——哈尔·戈宾德·科拉纳

1953年,沃森和克里克DNA双螺旋模型的提出标志着分子生物学的诞生,而1958年克里克提出中心法则,进一步阐述了DNA发挥信息载体功能的机制.DNA中的遗传信息需要转换为蛋白质中的结构信息才可实现生物学功能,这其中涉及到一个关键问题,即DNA(或RNA)中的碱基序列决定蛋白质中氨基酸序列的秘密,科学家将"碱基顺序决定氨基酸顺序"这一特性称为遗传密码.20世纪60年代,破译遗传密码成为当时分子生物学领域最迫切需要解决的重大问题之一.1961年,美国国立卫生研究院的科学家尼伦伯格(Marshall Warren Nirenberg)首先应用大肠杆菌无细胞体系确定了第一个遗传密码,即UUU编码苯丙氨酸[1].1966年,所有64种遗传密码全部破译成功,世界多位科学家为此做出了卓越贡献,有两位科学家发挥了关键性作用,除尼伦伯格外,另一位就是美国籍印度裔科学家哈尔·戈宾德·科拉纳(Har Gobind Khorana)[2].     

DNA改组在腺相关病毒定向进化中的发展及其应用

DNA改组(DNA shuffling)是一种高通量的突变、筛选技术,自1994年提出以来,经过了几十年的发展,其在DNA、酶和药物蛋白等的改造上都有突出的表现.腺相关病毒(adenoassociated virus,AAV)是一种细小病毒,由于其无致病性和能有效呈递基因而成为一种非常理想的基因表达载体.但是AAV筛除存在一些不足,如对某些重要靶细胞感染效率不高、存在机体的免疫反应等限制了其临床研究的进展.应用DNA改组技术对AAV的衣壳蛋白进行定向进化,有望解决这些问题.本文重点综述DNA改组在AAV衣壳定向进化上的技术发展和应用,并结合本课题组在AAV衣壳DNA改组上的研究工作展开讨论.