细胞君怎样修复DNA?

<正>2015年诺贝尔化学奖颁给了阿齐兹·桑贾尔、托马斯·林达尔和保罗·莫德里奇,以表彰他们发现了细胞修复自身DNA的机制。那么,"细胞君"究竟是怎样修复自身DNA的呢?复制DNA不出bug吗?人的几乎每个细胞里都有DNA,它们编码了人全部的遗传信息。一个细胞里的DNA全长超过2米,但人体有数十亿细胞,所有的DNA加起来可以往返地球和太阳之间250次。这么多DNA,全都是从受精卵里那两米长     

高等植物中的DNA解旋酶

综述了在离体实验条件下高等植物DNA解旋酶在以下多方面具有重要的生物学功能：包括DNA重组、DNA复制、翻译启始、rDNA转录及在pre-rRNA加工过程早期阶段，双链断裂修复、端粒长度维持、核苷酸切除修复、花发育中的细胞分裂／增殖、基因组甲基化方式保持、植物细胞周期和细胞基本生命活动的维持。最近玉米基因组中发现的解旋子(helitron)插入说明高等植物DNA解旋酶可能在植物生长与发育中有重要调控作用。因而有着重要的生物技术应用价值。     

生命诞生之谜物质孕育出生命的一瞬间：什么是生命？

具有美丽的双螺旋结构的DNA，按照设计发挥功能的蛋白质，正因为包含有这两种物质，细胞才能够无差错地复制自身，留下它们的子孙。那么，“最初的生命”是在何时，又是怎样出现在地球上了呢？[编者按]     

农业诞生于人类干预基因

正生物多样性是基因变化的结果几十亿年前,地球上出现了一类生物大分子,它们能够自我繁殖和复制。于是,原始的生命形成了,它们以RNA和DNA的形式保存和复制遗传信息。自然界的生命在演化的过程中,逐渐形成多种多样的生命形态:从古细菌、细菌,到真核生物,以及各类多细胞真核生物。在这一演变过程中,最核心的变化就是核酸中碱基排序的变化。     

我国科学家揭示全新DNA复制起始位点调控机制

<正>DNA复制是一个确保遗传信息精确传递的生命过程。细胞在DNA合成前期G1期时,复制起始识别复合物识别染色质上的复制位点,进一步招募DNA解旋酶MCM(Minichromosome maintenance)等,形成复制前体复合物,完成复制起始位点的认证。而当细胞进入复制期S期时,被认证的复制起始位点被选择性地激活使用。真核生物DNA复制起始位点的选择受DNA序列和表观遗传因素共同调控。目前,表观遗传因素对染色质上DNA复制起始位点的选择机制仍然不清楚。     

Escherichia coli dam—dcm—菌株的研究进展

E.coli dam-dcm是一种在分子生物学技术中被广泛应用的菌株之一。Dam和Dcm是两种甲基转移酶，Dam识别GATC位点而Dcm识别CCA（T）GG位点[1]，在E.coli细胞的生命活动中，dam基因产物在DNA的错配修复中具有重要作用，另外，dam的甲基化作用和DNA的复制和基因表达的调节等细胞生命活动过程，Dcm甲基化的生物学功能在很短的补丁修复有很重要的作用。Streptomyces(链霉菌），Bacillus(芽胞杆菌）和Paracoccus（副球菌）的转化通过用dam和dcm位点没有甲基化的DNA可以得到很大的改善[6]。因为5－甲基胞嘧啶对肼有抗生，所以 从dcm缺陷的菌株分离到的DNA用Mazam和Gilbert法进行测序，结果更好[10]。     

高等植物中的DNA解旋酶

综述了在离体实验条件下高等植物DNA解旋酶在以下多方面具有重要的生物学功能：包括DNA重组、DNA复制、翻译启始、rDNA转录及在prerRNA加工过程早期阶段,双链断裂修复、端粒长度维持、核苷酸切除修复、花发育中的细胞分裂/增殖、基因组甲基化方式保持、植物细胞周期和细胞基本生命活动的维持。最近玉米基因组中发现的解旋子（helitron)插入说明高等植物DNA解旋酶可能在植物生长与发育中有重要调控作用。因而有着重要的生物技术应用价值。     

DNA化学损伤的电化学检测

0 引言 DNA是重要的遗传物质,在机体的生长过程中,它不可避免地受到各种因素的作用而产生损伤,从而直接影响DNA的复制、转录和蛋白质的合成,进而影响细胞生长、发育、遗传、代谢和繁殖等生命基本过程,还会造成细胞突变、癌变、老化甚至死亡.因此,对DNA损伤及其检测方法的研究不仅有助于更好地了解生命体的基本过程,而且还可为疾病的临床诊断、治疗甚至新的基因治疗药物的发现提供理论基础.     

用细小病毒H-1探测人细胞中的直接诱变与间接诱变途径

用细小病毒H-1为探针,可在人细胞中检测由紫外线照射诱导的三种不同致突变途径.直接突变产生于细胞的结构性复制(或修复)功能对受损DNA模板的复制;间接无靶突变和间接有靶突变分别产生于紫外线诱导的易错修复功能对完整模板和模板上的靶损伤的作用.在低剂量范围内,间接无靶突变在某些DNA毒剂诱导的细胞突变中起主要作用.某些DNA损伤,如烷化剂诱导的次级损伤(无碱基位损伤)可作为诱导性易错修复功能的靶损伤.     

增殖细胞核抗原（PCNA）的分子结构及其生物学功能研究进展

增殖细胞核抗原（PCNA）是真核生物复制复合体的核心成分，具有特殊的环状三级结构. 作为真核细胞DNA聚合酶δ的推动因子，与不同复制相关蛋白结合，协调DNA复制过程. 同时PCNA还作为功能转换因子，通过不同调控方式与多种细胞因子作用，参与了DNA损伤修复、细胞周期调控及凋亡等许多重要的细胞事件. 另外作为细胞增殖的指标，PCNA与肿瘤等细胞增殖性疾病的发生和发展存在相关性，因此在临床上对PCNA的深入研究有重要意义. 文中就PCNA的“功能性”结构及其在不同细胞事件中的功能转换（Function Switch）进行简要综述.     

基于原子力显微镜研究p53蛋白与PBR322 DNA的相互作用

肿瘤(癌症)是由于细胞在复制过程中,DNA损伤不能修复导致细胞凋亡或者细胞无限增殖而形成的。DNA在细胞中转录和翻译都会涉及蛋白与DNA的结合,肿瘤抑制蛋白也是参与这一过程的关键蛋白之一。然而,众多研究发现,肿瘤抑制蛋白p53具有识别和修复损伤DNA的效果,对于细胞的凋亡、基因的保护和避免癌症发生有着重要的意义。有研究表明,金属镁离子和锌离子可以增强p53蛋白的结构稳定性和p53-DNA的亲和力。因此,我们基于原子力显微镜(AFM),直观地呈现出p53蛋白与PBR322环状DNA相互作用的图像,同时发现p53蛋白可以使环状DNA自身形成聚集或者相交。但是,对于长度相当的5 000bp的线状DNA几乎没有这样的效果,而对于20 000bp DNA不会出现这样的现象。然而,在高浓度镁离子环境下,环状DNA会扭转成为麻花状,即形成超螺旋结构。这一现象,可为p53蛋白功能和作用机理研究提供指导,也为癌症治疗、癌症药物开发以及癌症检测方法提供启发。     

“私人基因图”普及风暴悄然临近 “1000美元基因组”把你的基因图读给你

“1000美元基因组”把你的基因图读给你许多基因组解码技术利用DNA的碱基互补对规则。基因组语言的“字母表”只包含4个字母,即被称为碱基的基本单位一腺嘌呤[A],胞嘧啶[C],鸟嘌呤[G]和胸腺嘧啶[T]。它们彼此配对(A和T,C 和G),从而形成标准的DNA梯阶。活细胞使用这一规则复制和修复自身的DNA 分子;碱基配对规则也被人们来复制和感兴趣的DNA,直到如今,它仍是主流DNA 定序技术的基本原理。     

揭秘癌细胞拒绝凋亡

细胞产生不可修复的DNA损伤后通常会程序性死亡，或称凋亡。然而在肿瘤细胞中这一机制失去作用，所以它能够肆意增殖，拒绝接受凋亡的命令。德国科学家最近研究发现，严重DNA损伤后触发细胞凋亡的其中一类蛋白是HIPK2分子。HIPK2分子不断地在健康细胞中产生，不断积累，触发健康细胞凋亡。     

组蛋白甲基化密码与“阅读器”破译

<正>真核生物中基因组DNA是以染色质形式存在的。核小体是构成染色质的基本单位。核小体及高级染色质结构的形成一方面有效储存和保护了DNA序列所蕴含的遗传信息;另一方面,作为基因组DNA的具体存在方式,染色质结构成为各种需要接触DNA的细胞过程(如转录、复制、损伤修复等)的天然障碍,使染色质成为了一个重要的遗传信息表达     

细胞衰老的研究进展（综述）

细胞衰老的机理不详。综观至目前的各种研究。主要与以下三方面因素有关：（1）基因损伤的积累效应。自由基不断作用导致基因积累的错误信息超出了机体的修复能力,引起细胞衰竭死亡。（2）生命钟基因控制着细胞程序衰老。生物体细胞内存在一系列基因,它们控制着细胞的生长、分化、老化和死亡。（3）染色体端粒的缩短。端粒的长度随细胞的不断分裂而缩短,当DNA丢失到一定程度,细胞随之发生衰老和死亡。端粒酶能延长被缩短的端粒,延迟细胞的衰老,端粒酶的活性受到许多因素影响,其中包括与衰老有关的基因。     

DNA损伤修复研究的新进展及其重要意义

1953年沃森（Wotson）和克里克（Crick）提出DNA结构的双螺旋模型,使人类对生命遗传和变异的认识发生了质的飞跃。人们进而试图从分子水平上准确无误地复制出与母本完全一致的子代DNA双链。然而,DNA复制的精确性也是相对的。由于种种原因,任何生物的DNA在复制过程中其碱基都     

稀土元素La(Ⅲ)对质粒pUC18复制速度的影响

稀土应用的日益增长将会对生物的遗传产生深远的影响．生物的遗传离不开DNA的复制，由于染色体DNA非常巨大和复杂，难以直接研究稀土离子对其复制的影响．以细菌染色体之外的遗传因子——质粒为对象，研究La^3 对质粒DNA复制速度的影响．结果表明：在不同浓度La^3 存在下，质粒在宿主细胞中复制的速度不同；由于质粒复制与染色体DNA复制使用相同的酶系，因而可初步推断不同浓度的La^3 对染色体DNA的复制速度也有影响．     

小鼠线粒体DNA中一个新的R-loop结构的发现

哺乳动物线粒体DNA的D-loop区是其复制和转录的起始区域,其中D-loop重链RNA(DH-RNA)与复制和转录功能密切相关.但轻链RNA(DL-RNA)被认为没有重要的功能,因此几乎没有有关D-loop区的轻链RNA的研究.文中研究发现一个DL-RNA存在于小鼠线粒体D-loop区.研究表明这个DL-RNA跨越了几乎整个D-loop区,并且能够耐受RNase A和RNase T1酶的切割,但对RNase H酶敏感.在这种RNA存在的情况下,D-loop的DNA不能被HaeⅢ酶切割.这些结果意味着新发现的DL-RNA能同D-loop区的DNA形成三链结构,并且能使其对应区域的DNA不被限制性内切酶消化.在以细胞色素b基因为对照的实验中没有发现类似的结构,证明这一结构不是RNA转录过程中形成的临时结构.考虑到D-loop区是线粒体DNA复制和转录的重要调控区,这个新奇的三链RNA-DNA复合物可能在线粒体DNA复制和转录中扮演了重要角色.     

Control of Initiation of Chromosomal Replication in Escherichia coli

大肠杆菌染色体具唯一一个复制原点叫oriC.在oriC上染色体的复制起始是个严格控制的细胞过程.首先,复制起始蛋白DnaA与oriC上DnaA框相互作用,使DNA分子弯曲,并在IHF和HU等蛋白的帮助下,使oriC双链DNA在其富含AT区解链,便起始复制.DnaA蛋白有两种形式,即ATP-DnaA和ADP-DnaA,前者有复制起始活性,后者则没有.DnaA蛋白浓度的提高和由DRAS使ADP-DnaA激活为ATP-DnaA都会导致额外的复制起始,说明ATP-DnaA是个复制起始正调控因子.DiaA蛋白通过与ATP-DnaA的相互作用来促使ATPDnaA-oriC复合物的形成,从而激发复制起始.然而,在每个细胞周期中,DNA复制起始只发生一次.有不同的分子机制抑制在同一个细胞周期的同一复制原点上重复起始复制.1)复制原点的隔绝防止复制起始.由SeqA蛋白结合在oriC中半甲基化的多个GATC位点,使oriC失去复制起始活性;2)由RIDA使ATP-DnaA降解为ADP-DnaA,使DnaA失去复制起始活性;3)Dps蛋白抑制依赖DnaA蛋白的oriC解链;4)datA序列通过降低作用于oriC的DnaA可用量来延缓复制起始时间.显然,一个复杂的调控网络控制着复制起始.本文回顾、总结和分析了大肠杆菌复制起始调控机制.     

大肠杆菌染色体复制起始调控

大肠杆菌染色体具唯一一个复制原点叫oriC.在oriC上染色体的复制起始是个严格控制的细胞过程.首先,复制起始蛋白DnaA与oriC上DnaA框相互作用,使DNA分子弯曲,并在IHF和HU等蛋白的帮助下,使oriC双链DNA在其富含AT区解链,便起始复制.DnaA蛋白有两种形式,即ATP-DnaA和ADP-DnaA,前者有复制起始活性,后者则没有.DnaA蛋白浓度的提高和由DRAS使ADP-DnaA激活为ATP-DnaA都会导致额外的复制起始,说明ATP-DnaA是个复制起始正调控因子.DiaA蛋白通过与ATP-DnaA的相互作用来促使ATP-DnaA-oriC复合物的形成,从而激发复制起始.然而,在每个细胞周期中,DNA复制起始只发生一次.有不同的分子机制抑制在同一个细胞周期的同一复制原点上重复起始复制.1)复制原点的隔绝防止复制起始.由SeqA蛋白结合在oriC中半甲基化的多个GATC位点,使oriC失去复制起始活性;2)由RIDA使ATP-DnaA降解为ADP-DnaA,使DnaA失去复制起始活性;3)Dps蛋白抑制依赖DnaA蛋白的oriC解链;4)datA序列通过降低作用于oriC的DnaA可用量来延缓复制起始时间.显然,一个复杂的调控网络控制着复制起始.本文回顾、总结和分析了大肠杆菌复制起始调控机制.