1998～2003年:美国人类基因组计划的新目标(续)

目标4──功能基因组学技术人类基因组计划正在对生物学和医学在下一个世纪及其以后的研究产生革命性的作用。整个基因组序列的获得为生物学带来了一种常称为功能基因组学的新方法──在基因组水平上阐明DNA序列的功能。一些已经完成测序的生物的经验证实了许多基因和基因组的其它功能元件仅在整个DNA序列已知的情况下才能得以发现,序列数据的积累将促进这些发现。但是,获知一个基因或者其它元件的结构仅仅回答了问题的一部分。下一步是通过了解基因组与它们所处环境的相互作用来阐明其功能。目前在基因组水平上研究DNA功能的方法包括…     

多晒太阳延缓衰老

英国伦敦国王学院的科学家发现,长期坚持适度的“日光浴”有利于永葆青春。该项研究征集调查了2160名年龄介于18～79岁的女性,对她们的染色体末端结构——端粒DNA序列长度进行研究。结果发现,随着年龄的增长,人的端粒DNA序列长度逐渐变短,降低了对某些疾病的抵抗能力。但如果人体内维生素D水平较高,则端粒长度相对较长,这意味着这样的人会比同龄人显得更加年轻和健康。     

DNA与正四面体

正四面体是具有高度对称性的三维几何实体。把正四面体同生物体中DNA序列的定量研究联系起来,居然得到了一些令人惊奇的发现。     

人类基因组计划的历史回顾

美国《科学》杂志社新闻部编撰了一份有关人类基因组序列探索的历史大事年表 ,从沃森和克里克发现DNA双螺旋结构直到最近人类基因组草图的公开发表     

某些动物病毒基因组以及大肠杆菌DNA序列具有原核增强子样功能

自1978年Reddy发现SV40基因组中存在增强序列以来,相继发现许多病毒以及真核基因组中广泛存在这类增强序列。但是,在原核系统中是否存在增强子,尚无定论。1985年我们发现SV40 DNA Hind Ⅲ B片段在大肠杆菌中对人α、β干扰素基因的表达有明显的增强作用。本文采用启动子和增强子样序列检测载体,发现除SV40 Hind Ⅲ B片段以外,痘苗病毒(我国天坛株)Hind Ⅲ K片段、呼吸道合胞病毒(RSV)Bam HI G片段,以及约1.0kb的大肠杆菌DNA片段(JM103-M)均有在大肠杆菌中增强某些原核和真核基因表达的功能。本文还对其作用原理进行了初步分析。     

CRISPR-Cas9技术发展史:25年的科学历程

CRISPR-Cas是一种重要的原核生物获得性免疫系统。CRISPR序列可转录并加工为非编码RNA——cr RNA,而Cas利用其DNA核酸外切酶完成RNA介导的靶DNA剪切,从而抵御噬菌体和质粒等DNA的入侵。在这一系统基础上改进并发明目前生命科学领域广泛应用的CRISPR-Cas9基因编辑技术。通过对CRISPR序列发现、结构命名、功能预测、实验证实、机制研究和系统改进等的描述,以期能对CRISPR-Cas9技术的诞生过程有一个全面的了解。     

黄瓜线粒体线形类质粒pC4的核酸序列和性质

津研四号黄瓜线粒体中除了主环DNA外,还有4种类质粒（pC1,pC2,pC3,pC4)。电子显微镜观察结果表明pC4为线形类质粒。将pC4克隆至E.coli JM109中,对pC4进行序列测定和分析。pC4全长370bp,是已知的植物线粒体类质粒中最短的,pC4富含AT,有多个正向和反向重复序列,其两端为35bp的正向重复序列。pC4中的ORF都较短,不足以编码有功能的蛋白。对pC4进行同源性检测,发现pC4与线粒体主DNA和叶绿体DNA缺乏同源性,而与核DNA有同源性。在其他没有线粒体类质粒的黄瓜品种核基因组中也存在pC4的同源序列,pC4与黄瓜不同品种核基因组的杂交带型有一定差别。     

利用古代DNA信息研究黄河流域家猪的起源驯化

猪的起源驯化一直是人们关注的科学问题.古DNA技术可为家猪起源驯化研究提供更为直接的科学证据.已有研究表明,中国家猪在黄河中下游流域曾发生过独立的驯化过程,但黄河上游的古代猪样品研究尚属空白.本研究选取黄河流域的3个遗址出土的14个古代猪样本为实验材料,通过DNA提取、PCR扩增和DNA测序,结合现代不同品种家猪、野猪及黄河中下游猪古DNA序列信息,系统分析了我国家猪的起源驯化关系.实验共获得5个古代猪样本mtDNAD-loop 179bp的DNA序列,包括2个湖北青龙泉遗址样本和3个青海喇家遗址样本.序列比对分析发现,湖北青龙泉遗址与青海喇家遗址的样本分别共享1种单倍型.结合现代不同品种猪、野猪及黄河中下游猪古DNA序列信息,发现湖北青龙泉遗址样本与山西贾湖遗址的部分古代样本具有相同的单倍型,青海喇家遗址的样本与山西高红遗址和陶寺遗址的另外部分样本具有相同的单倍型,并且这2个单倍型对应于中国现代猪种的2个主单倍型,说明黄河上游与中下游的猪具有相同的驯化中心.本研究填补了黄河流域上游古代猪DNA研究的空白,为中国家猪的起源驯化研究提供了新的科学佐证.     

足迹测序——一种快速精确测定被蛋白保护的DNA序列的方法

测定被调控蛋白保护的DNA顺序是阐明基因调控机制的必不可少的环节.为此,通常先将被保护的DNA片段克隆到合适的质粒上,再用化学法测定被调控蛋白保护的DNA序列.但此法操作步骤繁多,又要求多量的DNA,测定的灵敏度也较低.我们设计了“足迹测序”法,它能直接、快速测定已克隆的被蛋白保护的DNA序列.已用此法测定了和结瘤调控蛋白专一性结合的DNA序列.     

生物技术的新领域

蛋白质工程可以说,生命活动必需的蛋白质由DNA设计.由于氨基酸序列中的顺序是由DNA决定的,所以DNA基本序列的部分改变,会引起氨基酸序列的改变,结果会造成改变后的蛋白质结构,从而形成新的功能。实际上,我们知道,通过改变DNA的基本结构,酶的1个氨基酸的改变就会导致产生该种酶的新的性质,或增强其活性。这种技术称之为“基因诱变”,由于DNA     

核酸序列资料的计算机储存和编辑

近年来随着DNA顺序测定方法的改进,已经积累了一定的DNA序列资料。自1977年测定了第一个完整的DNA分子噬菌体φ×174 DNA后,人们已经陆续测定了细菌质粒PBR 322,动物病毒SV40,噬菌体T7,fd、M13、f1等DNA序列。它们在基因工程中被     

人类为什么比猩猩聪明？

科学家发现,人类和黑猩猩的DNA的碱基对序列仅有1.23%的差别,但人类显然要比这门“远亲”聪明得多。这是为什么?此前,科学家认为人比黑猩猩聪明的     

Z曲线,显示和分析DNA序列的直观工具

基于正四面体的对称性,我们将一DNA序列与三维空间中一条曲线,称为Z曲线,建立起一、一对应映射。对于任一给定DNA序列,可求出唯一的一条Z曲线与之对应,反之亦然。Z曲线一般是具有丰富的折叠结构的三维空间曲线,它反映了DNA序列中碱基分布的局部细节与总体特征。Z曲线的对称性、渐近性、回路性等性质被全面加以介绍。并探讨了Z曲线在分子生物学中可能的应用。Z曲线的提出,开创了一个利用几何学分析和研究DNA序列的崭新领域。我们深信,利用现代计算机图形学装备起来的Z曲线,将成为研究和分析DNA序列的新的强大工具。     

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.     

数千种新病毒露面

正近日,科学家分析人类和动物细胞中乳头瘤病毒和多瘤病毒的遗传材料(以环状DNA形式存在)后发现,其中许多环状DNA序列既不是来自这两类病毒,也不属于任何有记录的已知病毒。科学家从中鉴定出了2514种新病毒,其中大多数属于已知病毒门类,但有609种和任何已知病毒都不类似。     

端粒DNA碱基重复序列光谱

端粒是垓核细胞内线状染色体末端的蛋白质－DNA结构复合物,它具有保护染色体完整性和维持细胞复制的能力,从单细胞的有机体到高等的动植物端粒的结构和功能都很保守,人和脊柱动物细胞中端粒DNA序列都是（TTAGGG）n,采用合成的寡聚核苷酸模拟端粒DNA体系,测定其吸收荧光谱,从相双对荧光量子产率角度上预测端粒DNA的性质;并且推测细胞分裂缩短的端粒DNA碱基序列形成,寡聚核苷酸5′－TTAGGGTTAGGG相对荧光量子产率较低,激发能内转化效率较高,与端粒DNA碱基重复序列（TTAGGG）n相吻合,其结果表明端粒DNA具有较强的非辐射和内转化能力。     

框架核酸为生命分析化学提供新工具

正人们通常认为遗传信息是存储在DNA的一维序列中.然而,近年来随着三维基因组领域的发展,研究者已经越来越多地认识到生物体内很多基因调控信息是以特定形式存储在核酸的高级拓扑结构中.与之相应地,DNA纳米技术的兴起为通过DNA序列编码在体外合成与发展人工DNA纳米结构提供了新的可能.尤其是随着以"DNA折纸     

一种新的DNA双向电泳技术

常用的DNA电泳技术能分离分子量不同的双链DNA片段,但不能将长度相同而碱基序列不同的DNA片段分开。关于DNA变性的动力学研究表明,长度     

DNA遗传密码中有音乐

如果试将DNA的碱基序列变化成音符,就能产生优美动听的音乐。反过来试将肖邦的作品转化为碱基,则能出现同真实DNA一样的序列。围绕DNA和音乐之间饶有趣味的关系,在英国《自然》等科学杂志上开展了广泛热烈的讨论。     

鸡痘病毒282 E4株基因组7.3kb Bam HⅠ片段的序列测定与分析

对经亚克隆后的鸡痘病毒(fowlpoxvirus,FPV)282E4株7.3kb BamHⅠ片段 ,用ABI377DNA测序仪荧光标记法进行了序列测定 ,并应用DNAsis软件同GenBank中已知的FPV序列和痘苗病毒 (vacciniavirus,VV)Copenhagen株的全序列进行了同源性比较 ,发现与鸡痘病毒MunichHP 438株11.2kbBamHⅠ片段的序列同源 .此外 ,对所测序列的开放读码框架 (openreadingframes,ORFs)所编码的氨基酸序列同上述VV株中所有ORF的氨基酸序列进行了同源性比较 ,并对各ORF编码蛋白的信号肽、跨膜区的存在与否进行了分析.