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     

轴向扭转引起的DNA分子构象的屈曲

细胞中的DNA通常存在着超螺旋现象。这与这些高分子的结构受到的约束有关,例如环合、与蛋白体结合等。当一定的超螺旋数存在时,DNA的构象可能表现出两种反应:一种是超螺旋数转化为双螺旋扭转率的变化,但分子的空间构象不变;另一种则是DNA的空间构象发生显著变化。这些现象对于理解DNA在细胞中的组织及功能具有重大意义。     

利用磁镊研究促旋酶与DNA的结合

促旋酶(gyrase)在原核生物的生命活动中扮演着重要的角色,它是已知拓扑异构酶中,唯一能够向DNA引入负超螺旋的酶.本文中,我们利用磁镊(magnetic tweezers)对促旋酶和DNA的相互作用进行了单分子实时观测.实验发现,在不加入ATP时,促旋酶能够同时与两段DNA(G片段和T片段)结合,但这种结合较弱,施加0.7pN的外力就能逐渐破坏两者的结合;但加入高浓度的诺氟沙星后,促旋酶与DNA的结合明显增强,甚至能够抗衡5.9pN的外力.促旋酶还会影响超螺旋的几何尺度:不加入促旋酶时,DNA超螺旋的几何尺度由DNA所受拉力决定,而加入促旋酶后,超螺旋DNA几何尺度变小,并且主要由DNA与促旋酶的相互作用而不再是所受拉力所决定.而且促旋酶与正负超螺旋的结合能力不同,它更容易与正超螺旋结合.同时,发现促旋酶从DNA上解离的时间符合双指数分布.我们提出的模型能够很好地解释这个分布,并与他人提出的模型的结果进行了比较.     

λ噬菌体DNA复制起始的转录激活:体外系统的研究

通过构建重组质粒 ,将λ噬菌体DNA复制原点置于T7启动子控制之下 ,建立了依赖T7RNA聚合酶转录激活的λDNA复制体外纯酶系统 .这一系统的建立为阐明λDNA复制起始的转录激活的分子机理提供了条件 .同时表明 ,λDNA复制起始的转录激活不依赖大肠杆菌RNA聚合酶与复制蛋白之间的特异相互作用 .     

酵母RNA聚合酶Ⅱ体外转录亚病毒RNA的研究

真核细胞的依赖于DNA的RNA聚合酶Ⅱ在无蛋白质因子存在的条件下,在体外不能忠实转录DNA。然而,令人惊异的是植物来源的RNA聚合酶Ⅱ能在体外忠实转录类病毒RNA,产生全链长的产物。这一发现意味着类病毒RNA能提供类似启动子的位点,以便与RNA聚合酶发生特异性的相互作用,从而正确地起始转录。毫无疑问,这一系统将是了解真核细胞RNA聚合酶Ⅱ所催化的体外转录机制的理想模型之一。     

植物RNA聚合酶V的染色质滞留机制

<正>生命体遗传信息从DNA到RNA的传递需要由一类多亚基的RNA聚合酶来完成.在真核生物中,有3种保守的RNA聚合酶,即Pol Ⅰ (RNA Polymerase Ⅰ, RNA聚合酶I)、Pol Ⅱ和Pol Ⅲ,分别负责核糖体RNA、信使RNA以及转运RNA的合成^[1].近年来,人们在植物中发现了另外两种植物特有的RNA聚合酶, Pol Ⅳ和Pol Ⅴ,丰富并扩展了人们对RNA聚合酶的认知^[2,3].     

“垃圾”DNA的奥秘

依据DNA双螺旋和遗传信息的中心法则,只有编码蛋白的DNA才被认为是有功能的.然而人类基因组大小与蛋白质数量矛盾以及生物体进化与基因组大小的不相关性(即C值悖论),导致科学家对非编码DNA概念的提出,戏称这些DNA为"垃圾"DNA.随着第二代测序技术发展以及数据分析能力的提升,大量研究表明,这些"垃圾"DNA很多都可以在生理与疾病状态下特异性转录.同时,疾病全基因组相关联研究显示,大量与疾病相关单核苷酸多态性位点位于非编码区,这共同证明了它们是有功能的.进一步研究表明,人类基因组中至少75%的序列是转录的,并将这些转录且不编码蛋白质的产物称为非编码RNA.本研究组系统总结了3大类非编码RNA包括微小RNA、长链非编码RNA和环状RNA的定义和分类以及在疾病中的功能,对这些的非编码RNA的研究将会为疾病的治疗以及诊断方法开启新纪元.     

会发光的植物

当你旅游来到森林或是野外空旷地,黑暗的夜晚不仅让你难以行走,还会使你感到凄清冷寂.而此时要出现点亮光也许会给你些宽慰,但也许会增加你的恐惧.其实,夜晚发光的物体是多种多样的,大自然中的许多动物、植物、微生物都会发光,当你了解了这些,就不会害怕了.     

你,是技术吗?

<正>当你在阅读这本杂志的时候,你的眼睛正在捕捉从纸面反射出来的光子。光子穿过每只眼睛的晶状体和虹膜,经过聚焦和调整后到达眼底。眼底有些小小的化学光感受器,它们就像一些小开关,受到光子击打后被激活,继而激活眼底的神经元,将这些光信号图案传输到大脑,由大脑处理后促进思维的迸发,最终让你能够理解这些语句。当你意识到自己看懂了一个字,你的眼睛就会自动移动到下一个字,再下一个字     

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。     

受骗的植物

如果将豆种播在旋转的车轮上,你能摊测出它们的生长情形吗? 也许你不会想到,豆子会生长成非常奇怪的景象:根会生向轮外,茎却顺着半径方向朝轮子的中心长出,如图所示的那样。为什么会这样呢?你可以用重力作用进行思考解释。当物体旋转很快的时候,它所产生的离心力可以达到极大的数值,这个数值使一只普通车轮旋转时候所产生的“甩开力”,能够超过重力的作用。     

三丙二酸富勒烯对DNA限制性内切酶和Taq DNA聚合酶活性的抑制作用

采用具有HindⅢ和EcoRⅠ单一酶切位点的pEGFP-N1超螺旋型质粒为底物, 检测三丙二酸富勒烯(trimalonic acid C₆₀, TMA C₆₀)对DNA限制性酶切反应的作用. 同时以该质粒为模板, 测定TMA C₆₀对Taq DNA聚合酶催化的聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)的影响. 酶切产物与PCR扩增产物均通过琼脂糖凝胶电泳来显示. 实验发现, 在质粒酶切体系或PCR体系中添加TMA C₆₀后, 酶切或扩增产物的生成量均显著减少. TMA C₆₀的作用存在浓度依赖性, 对HindⅢ, EcoRⅠ两种酶切反应和PCR的半抑制浓度IC₅₀值分别为16.3, 6.0, 6.0 μmol/L. 两种活性氧清除剂L-抗坏血酸-2-磷酸酯镁和叠氮化钠在浓度为2～10 mmol/L时, 不能拮抗TMA C₆₀对PCR和两种酶切反应的抑制作用. 但是, 在PCR体系中增加Taq DNA聚合酶能够拮抗TMA C₆₀的作用. 这些结果表明, TMA C₆₀能够抑制上述3种DNA代谢相关酶的活性, 其作用可能与活性氧无关.     

顺序,顺序和顺序(下)

歉收年我在1955年完成胰岛素顺序研究工作后,几乎有几年没有取得什么大的成就。我想,在许多人的研究生涯中都会出现类似的情况,它使人沮丧,有时甚至会使理想破灭。我发现,这时最好的矫正方法就是始终向前看.当一个实验完全失败时,最好不要花太多时间去烦恼,而应该继续设计并开始筹备下一个实验。这样,你总是充满信心,富有朝气,不久就会忘记烦恼了。但这种态度有个缺点,就是使写这类文章变得很困难,因为若你总是想着将来,就会忘掉过去发生的事情。     

CopG蛋白介导的DNA弯曲对σ54依赖型启动子转录起始的调控作用

以glnAp2, nifLp和glnHp2为研究对象, 在不改变上游序列增强子元件和核心启动子之间距离的前提下, 将DNA弯曲蛋白CopG的靶位点替换插入到两者之间的不同位置, 构建了一系列的同源启动子. 在大肠杆菌中, 这些同源启动子的活性被CopG介导的DNA弯曲激活或者被抑制. 不同位置的CopG靶位点, 在具有相同调控模式的同源启动子中(无论是激活还是抑制)相距为整数个螺旋, 在具有相反调控模式的同源启动子中相距为整数加半个螺旋. 我们的实验结果表明, CopG介导的DNA弯曲可能通过改变σ⁵⁴RNA聚合酶和NtrC在DNA螺旋上的相对相位关系进而可以调控σ⁵⁴依赖型启动子的转录起始.     

自杀的马铃薯

历史性的事件发生在1973年。当时,两名科学家从一只非洲爪蟾的DNA上提取一个基因,并将它移植到一个细菌当中。他们的实验创造了第一个在自己的DNA中有其他生物DNA的生活细胞。基因工程的一个普遍应用是将人类基因置入大肠杆菌。这些经过基因工程改造的微生物随后会产生某种物质     

思想工厂

●当你把世界上最富有想象力头脑的人聚集在一起。将会出现什么样的情况？当你以不同的角度观察时,你可能会把麻省理工学院媒体实验室误认为是一个机器人实验室、一个建筑公司、一个计算机编程办公室，或者是一家医院。事实上。这些由工程师、     

重组LacZ′基因的非常规表达

从DNA→mRNA→蛋白质的过程是极其复杂的,原核生物及真核生物细胞合成的某些蛋白质的氨基酸顺序并不总能按通用的三联密码框架从DNA或mRNA顺序中推导出来,推导的顺序与真正的顺序的差异可能来源于转录后加工过程,也可能来源于翻译过程,这些包括RNA剪接(RNA splicing)、RNA编辑(RNA editing)、翻译的重新起动(reinitiation)及核糖体移码(ribosomal frameshifting)等.这些基因表达方式的发现大大推动了对生命规律的认识,并已经成为生命科学的重要基石.     

基于BGK方法的液滴静态和动态特性

采用BGK方法对液滴在疏水表面上的静态和动态特性进行了研究,通过数值模拟发现对于带有微结构的疏水表面,在保持非浸润状态的基础上,固体面积分数越小(即微结构间距越大),表观接触角越大,表面越疏水,但是较小的固体面积分数会使液滴非浸润状态变得不稳定.当表面具有微-纳二级结构时,不仅会增加表面的疏水性,使液滴具有较大的表观接触角,而且会使液滴的Cassie状态更稳定.当液滴下落到超疏水表面时,数值计算发现液滴将经过多次反弹、变形,最终静止在超疏水表面上,这与实验现象吻合.当相同尺寸的液滴从同一高度下落到具有相同表面自由能的超疏水表面时,与平超疏水表面相比,具有微/纳结构的超疏水表面将增加液滴的反弹高度;对于平超疏水表面,表面自由能越小,液滴的反弹高度越大,因此液滴的反弹高度依赖于液滴在表面的表观接触角.     

密度分层流体中不同长径比拖曳潜体激发内波特性实验

在具有连续密度跃层的分层流体中,针对3种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验.从拖曳潜体产生扰动密度场的动态时间序列测量结果入手,表明体积效应激发内波属于一种相对于拖曳潜体定常的多模态Lee波结构,而尾迹效应激发主控内波为相对于拖曳潜体非定常的拟Lee波结构,这是一类由湍流尾迹中大尺度相干结构作为移动源激发的内波结构.研究表明,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Frc,而且转捩后拟Lee波相关速度相应Froude数近似为一个常数0.8.研究进一步表明,存在一个与长径比近似为线性关系的Froude数Frp,当FrFrc时,拟Lee波为主控内波,无因次内波峰-峰幅值随Fr增大近似线性增大,而且长径比的影响可以忽略,其中Fr为拖曳潜体特征直径Froude数.     

太空为什么是黑的?

光是一种可在空间移动的能量。 阳光看上去似乎是白色的,其实是由多种色彩混合而成的。这些色彩你在雨后彩虹中可以看到。天空中充溢着空气,空气由微小的气体分子和尘埃一类小颗粒混合而成。当阳光穿过空气,就会与气体分子和尘埃碰撞,并按不同的方向散射出去。不同的色彩,波长也不同,像红色和橙色的光(波长长,频率低)就直接走直线,穿过了空气,但是大部分蓝色光(波长短,频率高)