生命的旋律--"DNA音乐"

细胞是生命的基本单位。在任何生物的细胞核中,都含有一套由遗传物质去氧核糖核酸(DNA)组成的染色体。分子生物学家已经探明,染色体是由两条DNA长链缠绕而成的双螺旋结构。DNA含有四种类型的碱基,即腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。每条DNA长链上的腺嘌呤和胞嘧啶配对互补,而鸟嘌呤则和胞嘧啶配对互补。互补的碱基间以氢键联结,成为两条DNA长链间的纽带。     

DNA计算机--明日的计算机?

DNA分子之所以能够形成双螺旋结构，是由于它含有四种不同的碱基——腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)，通过碱基A与T、G与C之间的氢键结合才得以相互配对形成双链。正是由于DNA分子中包含有数目巨大的四种碱基，使得人们看到了DNA分子的巨大编码潜力。     

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)。     

生命“字母表”迎来4名新成员

<正>地球生命的DNA包含4种碱基,现在,美国科学家通过调整普通碱基——鸟嘌呤、胞嘧啶、腺嘌呤和胸腺嘧啶(G、C、A、T,其中A与T配对、C与G配对)的分子结构,创建出两对新碱基:S和B、P和Z。随后,研究人员将合成碱基与天然碱基结合,得到了由8个碱基组成的DNA。实验表明,合成序列与天然DNA     

单链RNA(DNA)分子的最大碱基配对折叠结构的预测

天然RNA为单链分子,现有的X-光衍射分析证明:单链RNA分子能通过自身的回折使可以彼此配对的碱基(主要是碱基A和U,G和C的配对)以氢键相连而折叠成部分双螺旋结构,而彼此不能配对的碱基则形成部分突环区,由此单链RNA分子可以形成部分螺旋和部分突环相间排列的高级结构。本文报道了借助于TRS-80微型机和拓扑平面图的最大匹配处理方法而预测这些单链RNA或DNA分子所具有的最大碱基配对数构象最二级结构。     

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.     

阳离子脂质体用于基因治疗的研究进展

阳离子脂质体作为基因载体与DNA通过正负电荷相互作用形成复合体,保护并输送DNA进入细胞,从而达到基因治疗的目的.目前,较为流行的阳离子脂质体-DNA复台体模型是“细面条”模型.脂质体的结构(头部、连接体、连接键及疏水尾部)、组成、制备方法等因素影响基因转移的效率和基因表达的程度.尽管阳离子脂质体作为基因载体还存在转染效率低、缺乏特异性等特点,但在化学和生物医学工作者的共同努力下,这些问题必将被攻破.阳离子脂质体用于基因治疗前景广阔.     

16S rRNA基因序列变异与中国鮡科鱼类系统发育

采用PCR技术获得了中国鮡科鱼类10属9种鰋鮡鱼类和6种非鰋鮡鱼类线粒体DNA 16S rRNA基因部分序列. 序列分析表明, 16S rRNA序列非配对区有A碱基偏倚性, 配对区有G碱基偏倚性. 在非配对区, 主要由于A→G转换引起转换大于颠换的偏倚, 且平均替代率几乎是配对区的2倍. 配对区和非配对区均没有替代饱和现象. 采用最大似然法(ML)和Bayesian方法构建分子系统树, 结果表明, 鮡科是一个单系群, 由(黑鮡属(魾属, 纹胸鮡属))与(褶鮡属+ 鰋鮡鱼类)两支构成. 鰋鮡鱼类可能不是一个单系群, 分子数据不支持褶鮡属与鰋鮡鱼类构成姐妹群关系. 褶鮡属与凿齿鮡属可能构成姐妹群关系. 鮡属不是一个单系, 与石爬鮡属和拟鰋属构成单系群. 前臀鮡可能是中华鮡的同物异名, 石爬鮡属可能只有一个有效种, 即青石爬鮡.     

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.     

聚(乙烯胺-乙烯醇)核酸类似物的光学活性片段模型化合物的合成

众所周知,DNA是由两个长链DNA分子彼此依靠两对专一性的碱基,如腺嘌呤(A)-胸腺嘧啶(T),胞嘧啶(C)-鸟嘌呤(G)间的氢键作用而形成的一个双螺旋结构分子。因此近来在核酸类似物的研究中,人们对含有一对核酸碱基A与T作为悬挂基的核酸类似物的研究给予很大重视。其理由是在大分子链上含有一对A与T作为悬挂基的模型化合物,在其结构与性能上比只有一个A或T的模型更为接近天然的DNA。但由于合成上的困难,对这     

Y染色体的起源、进化与消亡

什么是男人?或许你可以举出许许多多的例子加以说明。然而从生物学来说,男人的重要标志是一个被称做Y的染色体。男女在正常情况下带有23对染色体,每对染色体都是由两个相互匹配的染色体组成的。男人与女人不同的一点是,他的染色体配对中有一对是由一个X染色体与另一个个头较小的Y染色体组成的。女人则是由两个X组成。孩子从父母染色体     

退火时间对二维DNA晶体自组装的影响

DNA自组装的过程,不仅需要合适的缓冲液,还需要适当的退火时间.本文利用DNA自组装技术,以反向平行双交叉(double-crossover,DX)DNA分子瓦(DNAtile)作为建筑模块,带有互补黏性末端(sticky-ends)的分子瓦依据Watson-Crick碱基互补配对原则配对连接,成功制备出二维晶体结构.比较不同退火时间下形成的DNA分子瓦结构,采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(non-denaturing PAGE)表征.结果表明,退火时间为2.5h时形成的分子瓦的结构较稳定.等量混合此条件下形成的不同分子瓦,分别从50,37和25℃退火至室温,利用原子力显微镜(AFM)对退火后的结构进行表征,结果表明,起始退火温度为37℃时得到的DNA二维晶体较平整.     

DNA中的孤子

一、引言实验证实,DNA碱基中嘌呤和嘧啶环上的氢键质子,在室温下可与溶液中的氘核进行交换。这意味着DNA双螺旋的局部在室温下可自行打开或关闭。为了解释这一现象,1980年,美国学者恩格兰得(S. W. Englander)等     

锤头结构Ribozyme中3个茎区的双链配对性质对其催化活性的影响

锤头结构Ribozyme是已知一类链长较短并易于设计的Ribozyme.我们针对苜蓿夜蛾核多角体病毒(AcNPV)多角体蛋白mRNA片段而设计的Ribozyme经体外切割试验证明是有效的.利用这一模型我们研究了Ribozyme与底物的相互作用对于切割反应的影响.结果指出Ribozyme与底物的相互作用越强则反应的最适温度(T_(opt))越高,反之亦然;将Ribozyme与底物的配对由RNA·RNA配对改为RNA·DNA配对能使它们的相互作用减弱.同时,我们观察到某些反应的T_(opt)的降低比T_m降低大得多.从动力学分析看,T_(opt)的降低除了由于     

云南4个少数民族的随机扩增多态DNA分析

1990年,Williams和Welsh领导的2个小组几乎同时独立地发展起来一项新技术,即随机扩增多态DNA(Random amplified polymorphic DNA,RAPD).该技术通过PCR进行DNA扩增,所用引物是G C含量为50%—70%的单个随机短引物,这些引物在一定的退火条件下能与基因组DNA中的互补顺序配对,启动DNA的合成.RAPD具有以下特点:(1)无需预先知道受试有机体基因组DNA的序列,因而能应用于所用的生物体;(2)绝大多数     

硅藻土表面羟基的~1H魔角旋转核磁共振谱

采用高转速的1H魔角旋转核磁共振技术, 成功分辨了硅藻土表面不同类型的羟基: 孤立羟基、氢键缔合羟基, 以及表面吸附的孔隙水和氢键结合水. 其质子的化学位移(δ)分别约为2.0, 6.0~7.1, 4.9和3.0. 随热处理温度逐渐升高, 孔隙水、氢键结合水先后脱附, 导致代表孤立羟基质子、氢键缔合羟基质子的谱峰的相对强度增加, 1000℃时达到最大. 1100℃时, 强氢键缔合羟基、孤立羟基基本缩合, 弱氢键缔合羟基则仍有部分保留于微孔之中.     

DNA纳米技术进展

<正>DNA分子是生物体存储和传递遗传信息的载体,具有进化产生的高效性和稳定性. DNA分子互补配对的可预测性和可编程性使其成为极具潜力的纳米构筑材料.特别地,近年来DNA纳米技术的发展为纳米科学和纳米技术带来了新的生长点,为构筑新型纳米组装体、超分子结构和分子机器提供了前所未有的强有力工具.早期DNA纳米技术集中于DNA结构的设计和构建.从最初发展的利用交叉结模块自下而上的层次构筑方案,到基于一条长单链DNA折叠的DNA折纸术的     

设计及自组装六边形网格状DNA二维阵列

根据Watson-Crick DNA碱基互补配对原则,设计了不同黏性末端DNA序列,以两种三点星状为模块(three-point-star motif),运用DNA自组装技术,成功制备了六边形网格状DNA二维阵列.研究不同单链DNA的摩尔比例对三点星状模块结构组装的影响,以及不同起始退火温度对二维阵列自组装的影响,用凝胶电泳及原子力显微镜(AFM)对结构进行了表征.结果表明,当构成三点星状模块的3条单链摩尔比例为1:3:3时得到的模块结构更稳定,从50℃开始退火时得到的二维阵列更完整.自组装得到的二维阵列厚度约2nm,六边形边长约20nm.本研究为进一步探究三点星模块组装二维阵列的机理提供了新的思路.     

溴化乙锭的三维荧光光谱用于研究DNA构象

文献[1]中,我们考察了溴化乙锭(EB)在不同环境介质如不同类型胶束及有机溶剂(甘油)中的三维荧光光谱,本文利用EB的三维荧光光谱研究小牛胸腺DNA(CT DNA)和鲱鱼精子DNA(FS DNA)在不同条件下的构象变化.研究发现,EB的三维荧光光谱不仅可以用作指纹分析来区分CT DNA和FS DNA,而且能够有效地说明EB和DNA的作用机理,指示DNA在不同条件下的构象变化.     

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