三螺旋DNA的现场Fourier表面增强Raman光谱研究

在双螺旋DNA的大沟中,第三条嘧啶链能与双螺旋同型嘌呤-同型嘧啶束道的互补嘌呤链结合而形成局部的分子间三螺旋DNA.研究表明通过形成三螺旋结构,寡脱氧核糖核酸能在体外和体内专一性地阻止基因转录和复制,而且可用于染色体分析和基因图谱.大量的Raman光谱研究已提供了双螺旋DNA在多种状态下的构象和其Raman光谱信号谱带间的对应关系,而且这种对应关系也同样适合三螺旋DNA的构象研究.本文首次研究了三螺旋DNAd(CT)_8·d(AG)_8·d(C~+T)_8在银电极表面上的现场Fourier表面增强Raman散射in situ FT-SERS)行为,同时也研究了其在固态(处于纤维和晶态之间)下的构象.     

体外λ-DNA形成新结构的证据

1990年白春礼等人首次用扫描遂道显微镜(STM)直接观察到λ-DNA经热变性后在体外形成一种三链辫状结构。这一结果不同于目前提出的三螺旋模型,即第三条链缠绕于双链DNA的大沟之中。据文献报道,用同型嘌呤和同型嘧啶或以单链DNA和双链DNA反应所得到的三链物比双链DNA有较低的熔解温度(T_m),在解旋过程中280nm光吸收值明显提高,对DNaseI酶不敏感等特征。三链辫状DNA的某些物化性质可能不同于     

溴乙锭荧光探针法检测三链DNA的形成

早在1957年 Davis 等就曾报道过三链核酸的存在,但当时被认为是一种人为的没有生物学意义的结构而未引起人们的重视.直到1987年 Mirkin 等在酸性溶液的质粒中发现一种 H 型三链 DNA,同年 Dervan 等证实了可通过将第三股 DNA 粘接到含有真实基因的天然 DNA 上形成三链 DNA,才引起人们的广泛关注.目前已经发现,通过三链 DNA 的形成,寡聚核酸可以充当切割 DNA 的“分子剪刀”和提供抑制基因转录的新手段、并可能在发展治疗病毒性疾病(如爱滋病、癌症等)的新型药物等方面具有潜在的应用.鉴于这些原因,发展一种灵敏度较高的有效检测三链 DNA 形成的方法是十分有意义的.溴乙锭(以下     

以Hoogsteen氢键形成的PNA(T)·DNA(AT)三螺旋更稳定

肽核酸(peptide nucleic acid, PNA)是一种核酸类似物, 它的骨架以假肽键代替了原来的糖-磷酸骨架. PNA结合到核酸双螺旋上形成三螺旋的过程是PNA作用于核酸双螺旋最初也是最重要的一步. 但到目前为止, 由于缺乏PNA·2DNA三螺旋的晶体结构数据, 关于PNA·2DNA三螺旋的构象特征以及维持其构象作用力的研究还处在初始阶段. 本文较成功地搭建了PNA(T)·DNA(AT)三螺旋结构模型. 经过优化和分子动力学模拟后, 系统分析了它们的构象及其作用力. 为肽核酸在反义和反基因策略上的应用提供了可能的理论指导.     

基于四链DNA构建纳米结构的研究进展

除DNA双螺旋结构外,DNA分子还可以形成三链和四链等其他二级结构.近些年来人们更加关注四链DNA的研究,包括G-四链体和I-motif结构.一方面由于富G和富C序列存在于基因的重要区域并发挥重要作用;另一方面由于四链结构组装的特殊性和结构柔性,其也常用于构建DNA纳米结构.此前基于双链DNA已经构建出许多纳米结构和材料,并发展出模块组装和DNA折纸等成熟的DNA纳米结构组装方法.本文将重点介绍近些年来富G和富C长链形成的四链DNA纳米结构和以四链结构为基本组装单元构建DNA纳米结构的相关研究进展,并简要介绍四链DNA纳米结构的功能性应用及展望其未来发展方向.     

新发现的左旋脱氧核糖核酸

麻省理工学院里奇教授领导的一批美国与荷兰学者,去年新发现了一种“左旋”的DNA (Z-DNA).和1953年沃森与克里克所提出的遗传物质——右旋的DNA相比较,虽然这种双螺旋分子也遵循碱基配对,以及磷酸糖链按反平行方向伸展的规律,但其螺旋是左旋的,磷酸糖链成锯齿形,螺旋的不对称单位中的核苷酸数,以及每转一圈所包含的碱基数(或核苷酸数)也和右旋的B-DNA不同(图1).     

DNA与水溶性卟啉H_2TMAP的相互作用

DNA与其它分子相互作用的研究构成认识某些疾病的致病机制和一些药物(特别是抗癌药物)治病机理的基础.同时,在阐明DNA结构和功能方面也具有重要意义.DNA与卟啉化合物相互作用的研究报道较多,并且还发现了水溶性金属卟啉化合物能作为DNA链     

基于序列信息高度集成的长单链DNA自组装及制备

DNA折纸术(DNA origami)是DNA纳米自组装的一种主流方法,通常1条DNA主链在成百上千条合成的DNA短链辅助下,通过碱基互补配对原则折叠并锁定生成所设计的纳米结构.单链DNA折纸术(single-stranded DNA origami,ssDNA origami)是传统DNA折纸术的一种进化和衍生,它摒除了传统折纸术对众多短序列的需求,通过高度集成序列信息至1条长单链DNA中,实现了由1条DNA序列自组装成复杂可控的纳米结构.由于体系中不存在过量的短DNA链杂质,并且同样可以顺利移植成单链RNA折纸术,单链DNA折纸术较传统DNA折纸术可能具备更好的生物和材料应用前景.本文概括了长单链DNA自组装的研究进展,总结了几种常用的长单链DNA制备的方法,并展望了该技术的应用前景.     

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     

自组装DNA链置换分子逻辑计算模型

将DNA自组装与链置换技术相结合,构建了DNA分子逻辑计算模型.通过输入DNA信号链,经特异性识别和链置换,自组装初始结构发生变化,并释放特定信号分子或结构作为输出.计算模型能通过DNA自组装结构电泳迁移率的改变输出计算结果.计算系统在室温下可自动触发、混合输入信号以及并行置换.另外,本模型中引入了单极和双极两种置换模式设计,其还具有并行信息处理和模块化组装等特点.最后经实验验证,通过输入特异性DNA分子链置换,该计算模型能正确输出逻辑计算结果.     

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.     

光谱法研究G-四链体与亚甲蓝的相互作用

富含鸟嘌呤(G)的DNA(5′-TTAGGG-3′)在钾离子存在下形成G-四链体. 通过圆二色谱(CD)、核磁共振谱(NMR)表征了G-四链体的谱图特征, 并通过紫外吸收光谱、荧光光谱以及核磁共振谱研究了G-四链体与亚甲蓝的相互作用. 紫外吸收光谱和荧光光谱分析表明: 单链DNA对亚甲蓝的荧光猝灭规律符合Stern-Volmer静态猝灭方程, 单链DNA与亚甲蓝以1:1的比例络合; G-四链体对亚甲蓝的荧光猝灭不符合Stern-Volmer及其修正的方程, G-四链体与亚甲蓝以1:1或2:1的比例形成络合物, 络合常数分别为1.047×10⁵和8.79×10⁴ L/mol. 实验表明: 亚甲蓝与G-四链体以1:1的比例结合在G-四链体的尾部或按1:2的比例与G-四链体形成夹心结构.     

环境响应性含多肽杂化三嵌段聚合物的合成及其胶束化行为

采用聚环氧丙烷双氨丙基醚(NH₂-PPO-NH₂)作为大分子引发剂引发γ-谷氨酸苄酯-N-羧基内酸酐(BLG-NCA)开环聚合, 在碱性条件下通过水解脱保护反应, 合成了含多肽的全亲水性三嵌段聚合物PLGA-b-PPO-b-PLGA. 该聚合物同时具有pH和温度响应性的多重胶束化性质, 并且在胶束化过程中同时伴随着无规线团与α-螺旋结构之间的构象转变. 通过核磁共振谱(¹H NMR)、激光光散射(LLS)、变温透过率和圆二色谱(CD)等测试手段对该含多肽杂化三嵌段聚合物的胶束化行为进行了详细的研究.     

不同环境介质中溴化乙锭的三维荧光光谱研究

溴化乙锭(EB)是一种应用于DNA研究最常用及较理想的荧光探针.由于仅双链DNA能使EB的荧光明显增强,EB常用来作为双链DNA的结构探针.在一定意义上,生物大分子可以认为是一种有序化介质,在不同类型有序介质中EB的三维荧光光谱特征将可以更好地帮助理解EB与DNA的作用机理.因此系统研究EB的荧光特性具有一定的意义.本文研究了不同环境介质中EB的三维荧光光谱特性,这是文献未见报道的.实验发现EB在阴离子胶束十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子胶束聚氧化乙烯(9,5)对-特辛苯酚(Triton     

粘贴DNA计算机模型(Ⅰ): 理论

粘贴模型(sticker models)是目前DNA计算机模型中的一种主要模型之一. 该模型采用单、双链混合型DNA分子进行编码, 具有在生物操作过程中不需要DNA链的延伸、不需要生物酶的作用以及DNA链可重复使用等优点. 因而受到不同学科学者的关注与兴趣. 对此模型分理论、应用两个部分进行了比较系统地论述, 理论部分的具体内容是: 首先比较系统地介绍了粘贴计算的经典模型的有关基本理论; 其次讨论了在粘贴模型与形式语言基础上建立起来的一种抽象的计算模型——粘贴系统; 第三, 对粘贴模型进行了推广和进一步的完善, 提出两种在应用上更为广泛、理论上进一步完善的模型: 一个是所谓的k-进制粘贴模型, 另一个是所谓的全信息粘贴DNA计算模型.     

链间连接肽对单链双特异性抗体生物学活性的影响

单链双特异性抗体(scBsAb)是具有良好临床应用前景的基因工程抗体, 但不同的链间连接肽(interlinker)对其生物学活性的影响尚有待深入研究. 设计并合成3种不同的链间连接肽序列, 分别命名为Fc, HSA和205C′, 并构建成单链双特异性抗体通用表达载体, 以抗人CD3改形单链抗体(scFv)和抗人卵巢癌单链抗体为基础, 构建成单链双特异性抗体. SDS-PAGE及Western blot结果表明, 3种不同的链间连接肽对抗体的表达量无明显影响. 在此基础上, 进行ELISA及血液药代动力学测定, 发现不同链间连接肽的单链双特异性抗体与相应抗原的结合活性及其在小鼠体内的清除相T_1/2存在一定差异, 链间连接肽HSA可以显著延长抗体在体内的滞留时间. 上述研究结果提示, 链间连接肽序列将会影响单链双特异性抗体的抗原结合活性及其在体内的稳定性等重要的生物学特性. 因此, 筛选理想的链间连接肽序列对于构建单链双特异性抗体具有重要意义. 合适的链间连接肽可以赋予单链双特异性抗体更适于临床应用需求的生物学活性.     

基于DNA G-四链体识别的抗肿瘤分子筛选及结构设计研究进展

以生物靶分子为基础进行抗肿瘤药物先导化合物的筛选是抗肿瘤药物研究的热点之一. DNA G-四链体结构的发现和现代分子生物学技术对其与癌症关系的揭示, 为目前抗肿瘤药物研发提供了一个新的契机. 能够诱导DNA形成G-四链体结构或者与G-四链体特异性结合并使之稳定的化合物有望抑制肿瘤细胞的生长, 从而达到抗癌的作用. 以G-四链体为抗癌药物作用靶点对化合物进行筛选和结构设计是目前化学家和生物学家的关注点. 本文旨在针对靶向G-四链体的抗肿瘤分子筛选、结构设计以及抗肿瘤药物开发三个方面的最新研究进展进行综述. 首先, 介绍两种基于G-四链体对其配体结构特异性识别而对化合物进行结构筛选的研究方法: 基于核磁共振进行抗肿瘤化合物筛选方法以及计算机虚拟筛选. 其次, 从化合物与G-四链体之间静电相互作用方面来进行G-四链体配体的结构设计, 主要包括以下4种类型: (1) 原位胺的质子化; (2) 通过杂环芳香族化合物上的N-甲基化; (3) 中心金属离子的存在; (4) 不带电荷的化合物. 最后, 对目前基于G-四链体为抗肿瘤作用靶点、已经走向临床实验的CX-3543, AS1411两个抗肿瘤药物的开发与作用机制进行介绍.     

质粒pUC18 DNA的超凝集结构

1966年Vinograd论述了双链DNA有四种不同的拓扑结构形式:超螺旋DNA(Ⅰ型)、松弛型DNA(Ⅱ型)、线型DNA(Ⅲ型)以及碱变的超螺旋DNA(Ⅳ型)。后来,一组瑞士科学家证实了由互补单链环形DNA在体外退火形成的Ⅴ型DNA。1990年,黄熙泰等人发现从Ⅱ型DNA拓扑异构酶缺陷的大肠杆菌SD 108株细胞制备的质粒pBR 322 DNA样品含有一种区别于已知五种结构类型的DNA成分。由于它的高密度和高淌度,这种成分被称为超凝集型DNA(Super condensed DNA)。     

一种体外合成RNA的新方法

几十年来,人们一直致力于RNA合成方法的研究,但收率甚微。本文报道一种快速、简便合成RNA的新方法。该方法利用DNA模板和一特殊结构的引物,以核糖核苷3′-三磷酸作为底物,在大片段DNA聚合酶存在下,RNA链从引物3′端沿模板聚合,生     

淀粉团—碘复合物的吸收光谱与圆柱体自由电子模型

淀粉团一碘复合物己证明是管道型包合物的一种,其中淀粉团以α～1,4连结的葡萄糖链绕成螺旋结构,每螺圈约合六个葡萄糖单位,碘以原子间等距(3.1(?))的碘链形式塞在螺旋管道中.