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。     

单个DNA分子的拉直操纵和成像

利用分子梳技术,将ＤＮＡ拉直在硅烷化的云母表面,实现了单分子ＤＮＡ的荧光微镜和原子力显微镜探测,同时,利用改进的动态分子梳技术进行了ＤＮＡ分子拉直操纵的原子力显微术研究。结果表明,对于ＤＮＡ拉直操纵,改进的动态分子梳技术与原有的动态分子梳相比具有样品用量少、污染小的优点,与一般的分子梳技术相比有更好的拉直效果和重复性。这种ＤＮＡ分子操纵与单分子ＤＮＡ荧光显微术、原子力显微术结合,将在分子动力学基础     

DNA分子计算与DNA计算机的研究进展

生物分子计算与DNA计算机是计算机科学和分子生物学交叉产生的新兴领域. DNA计算机的特点是具有超强的并行运算能力和巨大的数据存储能力, 因而被认为有望解决电子计算机所面临的评价问题. 本文在介绍DNA计算机的基本概念基础上, 围绕DNA计算机的原理、计算模型和在多方面的应用等关键问题, 分析讨论了粘贴模型、剪接模型和等价检查模型等常用的DNA计算模型, 并对DNA计算机在NP问题、遗传分析与临床诊治、防伪和译码技术以及游戏与机器人等领域的研究进展和应用前景进行了探讨. 最后讨论了DNA计算机未来可能的发展方向.     

利用分子梳技术研究金属离子对DNA与组蛋白结合的影响

利用分子梳技术研究了一价(Na⁺, K⁺)、二价(Mg²⁺, Ca²⁺, Mn²⁺)金属离子对DNA与组蛋白结合的影响. 我们将λ-DNA分子、λ-DNA-组蛋白复合体在疏水表面上进行了拉伸, 用荧光显微镜直接观察加入金属离子后分子梳的变化. 结果表明: Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Mn²⁺导致DNA分子上的荧光有不同程度的衰减; Na⁺, K⁺在一定程度上抑制DNA与组蛋白的结合; Mg²⁺, Ca²⁺, Mn²⁺增强DNA与组蛋白的结合, 并能明显增加DNA与疏水表面的吸附; Mn²⁺容易导致DNA-组蛋白复合体聚集.     

哺乳类细胞受照射后DNA损伤修复中的“二次损伤”现象及其机理初探

应用彗星法研究了小鼠乳腺癌细胞SX_9受照后DNA损伤修复动力学曲线 ,观察到细胞受照后出现损伤_修复_再损伤_再修复的“二次损伤”现象 .进一步研究表明 ,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶 (poly(ADP_ribose)polymerase,PARP)的抑制剂 3_氨基苯甲酰胺 (3_AB)可改变“二次损伤”的进程 ,因而对“二次损伤”现象与PARP对DNA损伤的识别、结合与脱离之间的内在联系及PARP在这个过程中的作用进行了初步的探讨 .     

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。     

哺乳类细胞受照射后DNA损伤修复中的“二次损伤”现象及其机理初探

应用彗星法研究了小鼠乳腺癌细胞ＳＸ－９受照后ＤＮＡ损伤修复动力学曲线,观察到细胞受照后出现损伤－修复－再损伤－再修复的“二次损伤”现象。进一步研究表明,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶的抑制剂３－氨基苯甲酰胺可改变“二次损伤”的进程,因而对“二次损伤”现象与ＰＡＲＰ对ＤＮＡ损伤的识别,结合与脱离之间的内在联系及ＰＡＲＰ在这个过程中的作用进行了初步的探讨。     

单个DNA分子光敏断裂过程的观察

利用荧光显微镜和冷却CCD记录单个拉直的lDNA分子在光照下逐渐断裂的动态过程. lDNA分子经高效的YOYO-1染料染色后, 用分子梳技术拉直, 并使DNA链的若干局部点固定在APS修饰的玻片上. 在蓝光的照射下, 观察lDNA的断裂和断裂后的弹性回缩过程. 结果表明, DNA构象的变化以及水分子的作用, 有可能使DNA在光照的作用下更加容易断裂. 此技术将在研究DNA弹性、DNA与染料相互作用以及肿瘤治疗中起一定的作用.     

分子剪与分子夹：DNA手术的新工具

能将DNA双螺旋结构中之一段剪断或封闭的精密分子仪器有惊人的潜能,封闭癌基因只是其一个开端。它也许不像是世间最精细的疗法。无疑,用剪刀和发夹给人体做手术,听起来似乎也十分危险,所以,当听到化学家们正运用这些"理发工具"与遗传疾病和癌症作斗争时,人们可能大吃一惊     

Growth signals impair DNA damage repair through RNF168

正With the support from the National Natural Science Foundation of China and the Chinese Academy of Sciences,the research team led by Prof.Gao DaMing(高大明)at the State Key Laboratory of Cell Biology,CAS Center for Excellence in Molecular Cell Science,Institute of Biochemistry and Cell Biology,Chinese Academy of Sciences,revealed a general mechanism that connects cell growth signaling to genome     

Novel mechanism of small RNA-mediated DNA double-strand break repair

<正>the laboratories of Prof.Yang Yungui(Beijing Institute of Genomics,Chinese Academy of Sciences)and Prof.Qi Yijun(Center for Plant Biology.School of Life Sciences,Tsinghua University),reported that Ago2 facilitates RadSl recruitment and DNA double-strand break(DSB)repair by homologous recombination,which was published in Cell Research(2014,24(5):532—541).     

肿瘤免疫治疗研究进展

肿瘤免疫治疗通过激发或重建机体的免疫系统,从而控制和杀伤肿瘤细胞,是继手术、放疗、化疗、靶向治疗后的另一种有效的肿瘤治疗手段。免疫学和肿瘤生物学等多个学科的快速发展促使各种新兴的肿瘤免疫疗法进入临床研究并展现出强大的治疗潜力。目前临床常见的肿瘤免疫疗法包括单克隆抗体疗法、免疫检查点阻断剂疗法、过继细胞疗法、溶瘤病毒疗法和肿瘤疫苗等。文章回顾肿瘤免疫疗法的发展历程,分析最新的研究进展,并对未来进行展望,以期为肿瘤免疫治疗药物的研发提供参考。     

小鼠胶原诱导性关节炎的研究进展

胶原诱导性关节炎（collagen-induced arthritis,CIA)是最常用的类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis,RA)的动物模型。由于其重复性好，易于界定，并被证实对类风湿性关节炎新疗法（诸如最近发展起来的TNF-α中和治疗方法）的发展有用而被广泛接受。胶原诱导性关节炎模型代表了导致关节炎的某些途径。较大面积讶反映了RA的发生情况，现在我们正处于认识，理解免疫识别的结构（例如MHC分子，淋巴细胞受体和Ⅱ型胶原表位）的时代。这些环节对疾病的发生。发展都极为重要。这为对类风湿性关节炎致病机制的理解艏原诱导性关节炎致病机制的进一步研究提供了有价值的工具。     

天然抗氧化剂麦角硫因保护铜所致DNA和蛋白质氧化损伤的作用机理

麦角硫因是一种天然的氨基酸类似物, 在生物组织和体液中通常以毫摩尔级的浓度存在. 尽管如此, 麦角硫因的生物学功能及作用并不完全清楚. 我们对麦角硫因对铜所致的DNA 和蛋白质氧化损伤的影响及其可能扮演的角色进行了深入探讨. 在研究中采用了两种含铜的反应体系: Cu(II)/抗坏血酸体系以及Cu(II)/H₂O₂ 体系. DNA 和牛血清蛋白的氧化损伤分别通过DNA 链断裂和蛋白质羰基化这两项指标来检测. 研究结果表明, 在两种含铜的反应体系中, 麦角硫因都能显著保护DNA 和蛋白质免于氧化损伤, 并且这种保护作用具有剂量依赖效应. 与此相对照, 经典的羟基自由基清除剂(如DMSO 和甘露醇)尽管浓度高达100 mmol/L, 也只能提供很微弱的保护作用. 此外, 研究中通过紫外-可见以及低温电子自旋共振等分析手段发现, 麦角硫因能明显抑制铜催化的抗坏血酸的氧化过程, 并且还能与组氨酸以及1,10-邻菲罗啉有效地竞争络合一价而非二价铜离子. 从上述研究结果我们得知, 麦角硫因是一种天然的含硫抗氧化剂, 可以通过形成不具有氧化还原活性的麦角硫因-铜的络合物形式, 从而达到有效抑制金属铜离子所致的对生物大分子的氧化损伤.     

伊辛模型的研究进展简介

本文首先简单地介绍了伊辛(Ising)模型及其应用的范围、二维伊辛模型精确解的求解过程、三维伊辛模型精确解所面临的困难.然后回顾并总结了人们用分子场理论及其改进理论、高温级数展开、低温级数展开、重整化群理论、蒙特·卡罗模拟等近似计算三维伊辛模型的物理性质和临界指数的研究进展.最后,介绍了我们对三维简单正交晶格伊辛模型的猜想以及推定的精确解.     

表面活性剂污染及其治理研究进展

表面活性剂的污染是城市污水治理的一个重大的问题 .运用物理、化学和生物的手段对表面活性剂进行治理的工作非常迫切 .微生物防治是一种行之有效的方法 ,科学家们对表面活性剂的生物降解进行了一系列探索 ,并已经取得了一定的成效 .在此基础上 ,作者从洗涤剂生产厂家的出水口处筛选到 2株能够在 5℃ ,pH 7.2的条件下快速降解低浓度表面活性剂 ( 1 0× 1 0 - 6)的高效菌株 ,对含表面活性剂生活污水进行预处理 ,2 4h内去除率可达到 90 %以上 .     

医学真菌学研究进展

医学真菌学是研究病原真菌和条件致病菌对人类致病的机制、临床诊断、治疗和预防的一门重要学科.现在已知的能引起人类疾病的真菌约有300余种,其引起疾病的表现多种多样.真菌病尤其是深部真菌感染病例数日益增多.真菌病已成为影响人类生活质量、威胁生命健康的重要疾病之一.近年来,随着重要病原真菌基因组测序的基本完成.对其毒性因子的研究深入而广泛.过去几年真菌感染的诊断获得了明显的进步,其中一些新方法可用于感染的早期检测.然而,就敏感性和特异性来讲也出现一些不理想的结果.需要强调的是,传统的真菌镜检、培养和组织病理学检查等方法仍是常规临床实验室里最可靠的方法.真菌耐药的报道日益增多,目前的研究一方面进一步探讨抗真菌药物产生耐药的机制、传播方式、耐药性与临床治疗的关系,以及建立标准化抗真菌药物敏感试验,从而控制耐药性的进一步发展;另一方面加快开发新的抗真菌药物以对付日益增多的耐药真菌.中药副作用小,来源广,价格低廉,较少出现耐药等,使研究开发抗真菌中药具备良好前景.     

组合抗体库技术的研究进展

组合抗体库技术是现代免疫化学研究的重要方法。它可以在体外构建大容量、高多样性的文库,将基因型和表型整合在筛选系统中实现表型的可复制,最终利用生物进化原理进行高通量筛选。这一技术可以在体外重建免疫系统,使抗体的筛选不受动物或生物组织的限制;通过分子克隆,可记录供者完整的免疫信息;通过重链和轻链的随机重组,可以提高文库的多样性,规避免疫耐受,揭示罕见抗体谱。随着免疫化学研究的不断深入,组合抗体库技术也在不断改进,出现了新的筛选策略,如基于自分泌的筛选系统和基于细胞-细胞相互作用的筛选系统。文章介绍组合抗体库技术的研究进展。