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。     

中介体复合物结构与转录调控机制

在真核生物中，中介体复合物 (Mediator complex) 接收转录激活子/基因特异型转录因子携带的转录激活信号，并将之传递给核心转录机器——RNA聚合酶II，在这个过程中起到桥梁的作用。中介体复合物与RNA聚合酶II、各种通用转录因子组装成转录前起始复合物，对于真核生物几乎所有基因的转录都是必需的。中介体复合物成分复杂多变，结构柔性较强，针对它的结构生物学和转录调控机制的研究已超过30年。文章小结了中介体复合物的发现历程、功能和组成以及结构生物学方面的突出成果，并对它可能的转录调控机制进行了初步阐释。     

DNA聚合酶Ⅰ的功能与结构的发现

本文具体介绍了DNA聚合酶Ⅰ的功能与结构的发现过程,包括聚合酶活性中心模型的提出;聚合酶分子量的测定;聚合酶的分离及其活性片段的获得;聚合酶Klenow片段晶体结构的测定以及DNA结合部位与活性位点的确立;Klenow片段结合DNA的晶体结构以及噬菌体T7DNA复制的晶体结构的测定,在测定这些复合物共晶体的基础上,提出了DNA与聚合酶结合的右手模型。     

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。     

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.     

DNA超螺旋的基因转录波

当你走到窗前,顺时针方向旋转拉窗帘的双股绳子,使长到足以获得一个双螺旋,然后在两股绳子之间插入一支笔,并向前推动笔而不旋转,你这就是在制作一个转录过程的机械模型:笔或者RNA聚合酶沿着DNA(即相互卷曲的双链)移动。从此实验中可以看到,当RNA聚合酶移位时,将会使它前面的DNA卷得过紧,而后面的DNA不足卷曲。换句话说,DNA在RNA聚合酶前成为正的超卷曲,而在后成为负的超卷曲(见图)。虽然是DNA螺旋结构的必然结果,但这个随RNA聚合酶移动的超螺旋波似乎是幻想的.然而,王·J.C.及其合作者最近所做的漂亮实验证实了这些超螺旋波实际上在原核和真核细胞中都存在。这些数据将无疑会改变对DNA超螺旋的生物学     

宿主因子参与HBV cccDNA形成和转录

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)是引起乙肝的病原体. HBV基因组是一个不完全双链环状DNA(relaxed circular DNA, RC-DNA).当HBV在宿主细胞中复制时,首先RC-DNA需要转化为共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA, ccc DNA),后者作为HBV的转录模板,产生病毒的亚基因组和各种m RNA.其中,pg RNA作为逆转录模板逆转录负链DNA,继而合成正链DNA,最后组装成新的RC-DNA. ccc DNA的存在是干扰素(IFNs)、核苷类似物(NAs)等药物无法彻底消除乙肝抗原、治愈乙肝的重要原因. HBV ccc DNA的形成和转录过程受到许多宿主因子的调控,本文从乙肝病毒的感染和复制特征出发,总结了在各个过程中参与HBV ccc DNA形成和转录的宿主因子,对有关HBV ccc DNA形成的具体过程以及调控机制的研究具有一定指导意义.     

TNV-A~C亚基因组表达及基因编码产物对局部枯斑症状的影响

利用烟草坏死病毒A中国大豆分离物(Tobacco necrosis virus A Chinese isolate,TNV-AC)的全长侵染性cDNA克隆构建系列突变体进行体外转录.在枯斑寄主苋色藜(Chenopodium amaranticolor)上的侵染性检测结果表明,TNV-AC亚基因组RNA1的转录起始位点位于基因组RNA的G2184,亚基因组RNA2的转录起始位点位于基因组RNA的G2460.进一步分析表明,亚基因组RNA1中p8和p6基因的翻译灭活突变可导致病毒在苋色藜上的侵染症状消失,但不影响病毒在烟草原生质体中的复制,说明p8和p6基因产物可能影响病毒在细胞之间的移动,是病毒造成枯斑所必需的基因.通过原核表达产物分析,证明了亚基因组RNA2中外壳蛋白(coat protein,CP)基因的可读框起始于基因组RNA的2612~2614位AUG.CP可读框核苷酸替换或缺失突变分析表明,完整的CP蛋白虽不是病毒建立侵染所必需的,但其翻译起始密码子区域的核苷酸序列保守性及可读框核酸序列的完整性对病毒侵染苋色藜后产生枯斑的数量、显症时间和病毒RNA的积累量具有明显影响.综合以上结果,对TNV-AC的cp基因在侵染枯斑寄主苋色藜过程中的其他功能进行了讨论.     

细菌转录翻译偶联机制研究

中心法则描述了遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的传递过程。转录过程是RNA聚合酶以DNA为模板合成信使RNA的过程,翻译过程是核糖体利用信使RNA合成蛋白质的过程。与真核生物不同,细菌和古菌没有细胞核膜的分隔,其转录过程和翻译过程在相同时间、相同位置上进行。其中,RNA聚合酶与核糖体相互协同,同步完成转录和翻译的现象被称为转录翻译偶联。转录翻译偶联是细菌和古菌的一种重要基因调控机制,能同时有效地调控转录过程和翻译过程,是细菌适应复杂环境的重要生物学基础。数十年来,大量的研究逐步揭示了细菌转录翻译偶联机制在细菌基因表达调控中的作用,一系列参与转录翻译偶联过程的调控因子也被鉴定发现。近期,基于不同偶联状态的转录翻译偶联复合体结构的突破性研究,首次系统地展示了在不同信使RNA间距下,转录翻译偶联过程的动态变化,为后续研究转录翻译偶联基因调控机制提供了理论基础。     

TNV-AC亚基因组表达及基因编码产物对局部枯斑症状的影响

利用烟草坏死病毒A中国大豆分离物(Tobacco necrosis virus A Chinese isolate, TNV-AC)的全长侵染性cDNA克隆构建系列突变体进行体外转录. 在枯斑寄主苋色藜(Chenopodium amaranticolor)上的侵染性检测结果表明, TNV-A^C亚基因组RNA1的转录起始位点位于基因组RNA的G²¹⁸⁴, 亚基因组RNA2的转录起始位点位于基因组RNA的G²⁴⁶⁰. 进一步分析表明, 亚基因组RNA1中p8和p6基因的翻译灭活突变可导致病毒在苋色藜上的侵染症状消失, 但不影响病毒在烟草原生质体中的复制, 说明p8和p6基因产物可能影响病毒在细胞之间的移动, 是病毒造成枯斑所必需的基因. 通过原核表达产物分析, 证明了亚基因组RNA2 中外壳蛋白(coat protein, CP)基因的可读框起始于基因组RNA的2612~2614位AUG. CP可读框核苷酸替换或缺失突变分析表明, 完整的CP蛋白虽不是病毒建立侵染所必需的, 但其翻译起始密码子区域的核苷酸序列保守性及可读框核酸序列的完整性对病毒侵染苋色藜后产生枯斑的数量、显症时间和病毒RNA的积累量具有明显影响. 综合以上结果, 对 TNV-A^C的cp基因在侵染枯斑寄主苋色藜过程中的其他功能进行了讨论.     

口蹄疫病毒OH/CHA/99株全长基因组感染性克隆的构建

以构建的口蹄疫病毒OH/CHA/99株全长cDNA为模板, 使用T7RNA聚合酶系统在体外进行转录, 得到病毒RNA. 用脂质体转染法将转录物RNA导入BHK细胞, 可观察到典型的口蹄疫病毒致细胞病变效应. 对收获的病毒分别用RT-PCR, 乳鼠毒力试验以及免疫电子显微镜观察等方法进行鉴定, 结果表明拯救到特定的口蹄疫病毒. 同时用空斑实验法观察了拯救病毒及其亲本毒株的生长特性, 结果表明二者在致病性上没有明显差异, 这将为进一步探索猪口蹄疫病毒致病的分子机制及研制新型口蹄疫疫苗奠定良好的基础.     

遗传信息互相传递与生物学中心法则

生物学中心法则作为遗传信息载体的DNA具有两种重要功能。其一,DNA分子可进行自我半保留复制,以亲代DNA分子为模板,合成新的互补子代链。从而使遗传信息从亲代DNA分子传到子代DNA分子。其二,DNA分子还可作为模板指导RNA的合成,即所谓转录过程。通过转录,DNA分子中的遗传信息被转     

HeLa细胞有丝分裂过程中280kD核骨架蛋白的变化

核骨架(nuclear matrix)是细胞核中以纤维蛋白成分为主的网架体系,近年来的研究表明,核骨架与细胞内许多重要的生命活动有关,如DNA复制、RNA转录和加工、细胞核及染色质的构建等.     

利用修饰的T7 RNA聚合酶基因建立一种植物耦联表达系统

通过基因修饰，在T7RNA聚合酶基因的5′端添加了SV40大T抗原的核定位信号编码序列，利用CaMV35S启动子和修饰的T7RNA聚合酶基因构建了植物表达载体pBBT7。同时，利用T7启动子和β－葡糖醛酸酶基因（gusA）构建了另一个植物表达载体pBTG。通过农杆菌介导法将上述两个植物表达载体共转化烟草，共转化植株表现出较强的β－葡糖醛酸酶基因（β－glucuronidase，GUS）活性，上述结果表明T7RNA聚合酶－T7启动子耦联表达系统在植物中是有效的，说明已成功构建了一种植物耦联表达系统。     

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].     

大肠杆菌核糖体蛋白质L24基因(rplX)的一个新的点突变

大肠杆菌核糖体蛋白质 L24是核糖体50S 大亚基组装的起始蛋白质之一.L24蛋白质发生突变或缺失对细菌的生长速度和细菌体内50S 亚基的含量都有很大影响.本实验室曾报道在一株 L24突变体 T83(rplX)中,λN 基因的表达受阻,λQ 基因的表达基本正常,同时,λN 基因的 mRNA 合成正常,说明λN 基因表达是在翻译水平上受到了抑制.本文通过DNA 顺序分析确定了该 rplX 突变发生的位置是一个 GGT 密码子突变成了 GAT 密码子,     

最初的酶是蛋白质,还是核酸?

生命由三个要素构成。第一,生命同外界之间具有境界膜。生命存在于为这境界膜所隔离的微小环境下。现在的生物细胞膜组成以脂质和蛋白质为主。第二,生命具有自我复制能力,即具有产生的后代同自己相似的自我保存能力,这功能基于DNA携带的遗传信息。第三,生命具有自我维持功能,换句话说,就是能进行代谢活动。在现在的生物中,合成核酸和蛋白质的顺序是: DNA 转录 RNA 转译蛋白质这就是著名的中心法则。现有的生物都以这样的顺序从DNA生物合成(转录)RNA的,但最近有人认为在最初生命诞生时不用DNA、而是以RNA作为遗传信息体的。其根据有以下几个方面:1.各种RNA(如mRNA、rRNA、tRNA等)同蛋白质的生物合成关系密切,同DNA则无直接联系;2.DNA是RNA糖部分2’-OH的还原,就是说可以从RNA进行生物合成;3.DNA的生物合成过程中需要短链RNA引物;4.小病毒的遗传物质是RNA,大病毒是DNA;5.RNA病毒的逆转录酶也许是留有从RNA到DNA过渡期痕迹的化石;6.NAD和FAD那样的RNA诱导体作为辅酶参与酶作用;7.在前生物合成系统中,低聚核糖核苷酸比低聚脱氧核糖核苷酸更容易被合成;8.在RNA中有的具有酶作用,等等。     

“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.     

乙型肝炎病毒cccDNA体外实验模型研究进展

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)是一种小的DNA包膜病毒,属于嗜肝DNA病毒科.在细胞核内, HBV部分双链的DNA基因组修复为共价闭合环状DNA(covalently closed circular DNA, cccDNA),后者作为HBV复制的原始模板起始病毒转录. cccDNA具有显著的稳定性,是HBV持续感染的分子基础,也是抗病毒药物设计的关键靶点.HBV cccDNA研究常受限于细胞内较低的拷贝数,以及缺乏灵敏、可靠的检测方法,因此,建立合适的cccDNA实验模型具有重要意义.本文对近年来HBV cccDNA体外实验模型方面的主要研究进展进行综述,以期为深入研究HBV病毒学和抗病毒药物研发提供帮助.