酶促DNA合成研究的进展

笔者介绍了酶促DNA合成研究的进展。科恩伯格和他的同事经历了从合成核苷酸、核苷三磷酸到合成DNA的历程。他们分离并提纯了DNA聚合酶,弄清了合成DNA的最直接的前体,揭示了DNA合成的化学机理,合成了具有感染性的噬菌体ΦX174DNA。     

DNA酶学之父——科恩伯格

20世纪上半叶是生物化学发展的经典时期,研究内容主要集中在糖、脂肪等能量物质的代谢,而相关酶的纯化和特性研究更是其中的热点方向.1953年,沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构模型,这一成果既被认为是分子生物学诞生的标志,也被看作是现代生物化学的开始.     

DNA聚合酶Ⅲ全酶的功能和结构的发现

介绍了DNA聚合酶Ⅲ和聚合酶Ⅲ*的发现,DNA聚合酶Ⅲ全酶形式的提出以及全酶亚基的分离。同时,介绍了DNA聚合酶Ⅲ全酶的结构和功能,其中包括α核心的聚合酶功能,ε亚基的3′→5′外切核酸酶活性,[WTHZ]β[WTH1]亚基滑动夹子的功能以及γ复合物的结构与功能。     

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.     

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。     

辐射致DNA损伤中DNA浓度的影响

利用重离子⁷Li和γ射线在同一剂量和不同浓度下对质粒DNA的水溶液和添加了甘露醇的溶液进行了辐照. 凝胶电泳结果表明, 随着DNA浓度的降低, 经重离子⁷Li和γ射线辐照后, DNA损伤越来越严重. 当添加了自由基清除剂甘露醇后, 重离子⁷Li和γ射线辐照后的结果出现了很大的不同. γ射线辐照DNA后, DNA损伤很轻, 只有开环形态出现轻微变化. 重离子辐射后的结果表明在自由基被大部分清除的条件下, 线性DNA依然存在且随着DNA浓度的降低而增加, 进一步证明了在重离子辐照致DNA双链断裂中由于直接作用而诱发的DSB(double-strand break)是不能被清除的. 对实验数据的计算与分析表明, 当DNA浓度低于一定值(比如50 ng/μL)后, 重离子辐照过程中自由基的间接作用与电离的直接作用所造成的平均双链断裂损伤的比例是一定的, 与DNA的浓度没有关系. 随着浓度的增加, 重离子辐照的直接作用在辐照损伤过程中所占的比重增加. 还讨论了DNA浓度在重离子⁷Li和γ射线辐照过程中对DNA损伤影响的可能成因, 诸如重离子的径迹结构、反应几率和DNA构象变化等.     

植物DNA从头甲基化的机制

DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰,与基因的表达调控、转座子的沉默及异染色质的形成等紧密相关.DNA从头甲基化是指在新位点建立甲基化修饰的过程.植物中存在多个DNA从头甲基化通路,主要分为RNA介导的DNA甲基化(RNA-directed DNA methylation,RdDM)及CMTs(CHROMOMETHYL...     

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.     

超螺旋pBR322 DNA的STM研究

扫描隧道显微镜(STM)是80年代初期新崛起的一种新型表面分析仪器,它具有达到原子级的空前分辩率,十几年来得到高度的重视并取得迅速的进展。近年来,人们已将其用来研究生物大分子的结构,尤其是将其用来揭示重要遗传物质——核酸的结构。1985年,Baro等开始了这方面的工作,目前STM用来研究脱氧核糖核酸(DNA)的结构已经有一系列的报道。其中,Driscoll等于1990年已获得原子尺度的DNA图像,本实验室白春礼等已成功地用STM观察到三链DNA的存在。但是,STM用来研究生物大分子的结构仍存在一些问题。如何获得易重复的、可靠的结果是尚待进一步探讨的问题。本文用STM成功地对质粒pBR322 DNA进行了成像。     

DNA纳米自组装的研究进展及应用

DNA纳米技术是一种自下而上的分子自组装模式,由分子构造为起点基于核酸分子的物理和化学性质自发地形成稳定结构,遵循严格的核酸碱基配对原则,使得DNA被用作构建结构的材料基元而不是在活细胞中那样作为遗传信息的载体.通过合理地设计碱基链来达成精密控制的纳米级复杂结构的目的,研究人员在这个领域已经建立起诸多二维、三维的复杂纳米结构以及各种具有不同功能的分子机器,比如DNA计算机.本文总结了近年来DNA纳米自组装方面取得的最新进展,同时介绍DNA纳米自组装的几种不同组装方法,并对其相关应用进行了展望.     

拨开DNA检测的迷雾

一个人的DNA中存在着独一无二的遗传密码,据说全世界所有的人拥有相同DNA的概率只有十亿分之一,DNA检测也因此常被用作司法鉴定和亲子鉴定的检测手段。但是,最近发生的一些案例让人们对DNA鉴定的准确性产生了怀疑。     

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     

弥合蛋白质和DNA之间的缝隙

能制造自身拷贝的一类相对简单的分子,可暗示早期地球上分子前体物质的生命行为.困惑生命起源问题的最大的一个谜,就是核酸和蛋白质如何同时出现的问题.现在的酶蛋白完成制造和复制核酸的化学任务;但是,酶和其他所有蛋白质的制造.决不会离开携带着遗传信息的核酸.这样一来,究竟谁先谁后呢?耶鲁大学的悉尼·奥尔特曼(Sideny Altman)和科罗拉多大学的托马斯·切赫(Thomas Cech),因发现了     

CAP适合弯曲DNA的时候

由对细菌的生长,到对高等生物的发育,结合DNA的蛋白质都起到极其重要的转录调节作用。曾被认为,和这些蛋白质结合DNA的几何形状,似乎并无太大变化,只是形成或采纳了某些轻微的弯曲或纽结。但由转录激活剂所提供的证据说明,DNA是极度弯曲的。如今,由舒尔茨(Schultz)、希尔德(Shield)和施泰茨(Steitz)测定了这种复合物的结晶结构,进一步证实了DNA的弯曲是很大的.在上月发表的一篇文章里,柯波拉(Kerppola)和柯伦(Curran)表明;在拉链致癌蛋白质Fos和Jun内,它们同族DNA都是弯曲的;而且,DNA作为蛋白质的被动骨架的观点被放弃,而两者间的关系,被视为是平等协作。但DNA结构的这些变形,是如何转化为生物学功能的呢? 我们对DNA-蛋白质之间相互作用动力学的认识是逐步深入的,随着由X-射线结晶学核磁共振光谱学对DNA结合蛋白质结构的确定。抑制物蛋白质的螺旋转向螺旋的和DNA结合的基序,在同源区内出现相同效应,证实了蛋白质α-螺旋的“真实”DNA顺序,是以大沟形式出现的开始预想。现在,可把形成特异顺序的这种方式,扩伸进锌指蛋白质内。对于DNA-亮氨酸拉链间的相互作用,这也许是关键。但试图总结快速发展的这一课题,类似于为迎面奔驰而来的火车拍照;即使螺旋沟构型的观点不再普遍了。汤姆·施泰茨(Tom Steitz)和他领导的小组,占据着研究的领先地位。已从对原核生物转录激活剂和分解代谢激活剂蛋白质(CAP,也叫环状AMP受体蛋白质)的结构