真核细胞DNA聚合酶δ的结构与功能

DNA聚合酶δ(Polδ)在真核细胞的DNA复制过程中具有核心酶的作用,同时还参与DNA的修复。Polδ是一种由多个亚基组成的复合体,目前已从哺乳动物、裂殖酵母和芽殖酵母等多种真核生物细胞中分离出,并对它们的亚基组成进行了分析,但还未得到确切一致的结果。Polδ在DNA复制中的具体作用已基本了解,它参与催化整个前导链的复制以及一些或大部分滞后链的复制。此外,Polδ还参与DNA的修复,此酶的这一功能可减少DNA的变异,但目前对其作用机理还知之较少。在Polδ活性调控方面,主要研究了一些相关蛋白因子对Polδ活性的调控作用以及转录因子对催化亚基表达的调控作用。     

人源DNA聚合酶Pol δ小亚基p12的抗体制备及应用

人源DNA聚合酶δ(Polδ)是由p125、p50、p68和p12四个亚基组成的异源四聚体,小亚基p12在Polδ参与DNA复制与损伤修复过程中起着至关重要的作用。为了获得具有高度特异性和灵敏性的抗p12抗体,利用PCR技术成功扩增p12基因,通过酶切、连接、转化等常规分子克隆方法构建重组原核表达质粒pGEX-5X-3-p12,经转化大肠杆菌BL21,诱导表达的可溶性融合蛋白经Glutathione Sepharose 4B柱和FPLC Mono Q柱纯化、Factor-Xa酶切,获得不带GST标签的p12蛋白作为抗原;免疫新西兰大白兔制备抗血清并用Protein A/G亲和层析柱纯化多克隆抗体。经Western blot和细胞免疫荧光分析测试,所获得的抗体不但能够特异性识别细胞内源p12,而且观察到p12能够与PCNA共定位到DNA复制叉,首次在亚细胞水平上证明了p12与PCNA的粘连互作反应。高度特异和灵敏的抗p12抗体的获得为深入研究小亚基p12如何调控Polδ的酶学功能、为从人类癌症发病的起因上阐明由于Polδ功能改变而引起遗传基因组不稳定进而导致肿瘤发生的机制提供了重要的手段。     

DNA聚合酶Polι的研究进展

Y家族DNA聚合酶是一种跨损伤复制酶,即能以损伤的DNA为模板进行复制。Y家族DNA聚合酶广泛分布生物界,人类细胞中Y家族DNA聚合酶至少包括Rev1、Polκ、Polι、Polη四种,Polι在以DNA为模板进行复制时错配率很高而不同于其他跨损伤DNA聚合酶,Polι是目前发现的所有DNA聚合酶中保真性最低的DNA聚合酶。很高的错配率导致很高的突变率,最后基因的突变导致癌症的发生,因此Polι在各个国家被广泛的研究,并且对Polι的各个不同的特性进行了研究,取得了一系列成果,现对Polι的研究进展予以综述,并展望了未来的研究趋势。     

DNA聚合酶Polι的研究进展

Y家族DNA聚合酶是一种跨损伤复制酶,即能以损伤的DNA为模板进行复制。Y家族DNA聚合酶广泛分布生物界,人类细胞中Y家族DNA聚合酶至少包括Rev1、Polκ、Polι、Polη四种,Polι在以DNA为模板进行复制时错配率很高而不同于其他跨损伤DNA聚合酶,Polι是目前发现的所有DNA聚合酶中保真性最低的DNA聚合酶。很高的错配率导致很高的突变率,最后基因的突变导致癌症的发生,因此Polι在各个国家被广泛的研究,并且对Polι的各个不同的特性进行了研究,取得了一系列成果,现对Polι的研究进展予以综述,并展望了未来的研究趋势。     

哺乳动物跨损伤DNA聚合酶Polκ研究进展

跨损伤DNA合成(translesion DNA synthesis,TLS)是细胞应答DNA损伤时的一种耐受机制,它利用特异的低保真度的DNA聚合酶直接在损伤的对面合成DNA,使复制得以延续.TLS分为无错旁路和易错旁路两种途径,其中易错旁路途径是DNA损伤诱发基因组突变的主要机制.另外TLS也与肿瘤细胞耐药性相关.在体内执行TLS功能的DNA聚合酶主要是DNA聚合酶Y家族的成员,其中包括聚合酶kappa(Polκ).就TLS的特性,哺乳动物Polκ的结构及催化活性、表达及调控、蛋白质相互作用及其在TLS中可能的调控机制和体内功能等方面做一阐述.     

线粒体DNA复制及其调控

从线粒体DNA复制的模型与机制、复制的调控、复制忠实性及其损伤修复3个方面对近年来的研究文献进行了总结.在复制的模型与机制方面,对传统的D环复制的细节有了更深入的了解,新的实验方法的结果显示,在哺乳动物中还存在着链结合单向复制和链结合双向复制2种模型.在线粒体DNA复制的调控方面,近年来研究较多的调控因子主要包括mtDNA聚合酶γ、线粒体单链结合蛋白(mtSSB)、引物酶、解旋酶、连接酶、拓扑异构酶、转录因子mtTFA等,介绍了这些因子的最新研究进展及调控机制;对mtDNA复制时期和拷贝数量调控机制的研究也有突破,确定了Abf2p是mtDNA复制时期与拷贝数目的调控因子.在mtDNA复制的忠实性及其损伤修复研究方面,主要涉及到DNA Polγ的校正功能、错配修复、重组修复、DNA切除修复等,在mtDNA损伤修复中仅存在碱基切除修复机制,缺少核苷酸切除修复机制.     

真核DNA复制机制的研究进展

人们对原核细胞ＤＮＡ复制机制早已有较深入的了解 ,但对真核细胞ＤＮＡ复制机制的认识 ,直到 90年代中期才比较清楚。ＳＶ40ＤＮＡ复制系统是研究真核染色体ＤＮＡ复制的理想体系。在ＳＶ40ＤＮＡ复制系统中由病毒编码的唯一的复制因子是Ｔ抗原 ,其余的复制因子全依赖于宿主细胞。利用纯化的蛋白质或人细胞抽提物在体外重新构建ＳＶ40ＤＮＡ复制体系 ,可以细致、深入地研究真核ＤＮＡ复制的起始、延伸和滞后链的成熟。1 .在ＤＮＡ复制的起始至延伸阶段发生ＤＮＡ聚合酶α/δ转换哺乳动物细胞有 5种ＤＮＡ聚合酶 (α、β、γ、δ、ε、)。由…     

真核生物引发酶及其作用

在真核生物中,几乎所有新DNA链的起始都利用引发酶来合成长约8~12个核苷酸的RNA作为引物。目前所知的所有真核生物的DNA引发酶均由大小约为58×103和49×103的两个亚基(p58和p49)组成,这两个亚基与DNA聚合酶α形成紧密的复合物。对引发酶中的活性中心及其反应机制均有相当的了解。引发酶不仅在DNA得复制中起着重要作用,而且在复制偶连的DNA修复及端粒的保持中起着关键性的作用,因而对染色体的稳定起着重要作用。     

应用反义技术研究DNA聚合酶ε在HeLa细胞DNA复制中的功能

我们应用以义技术,结合Ｌｉｐｏｆｅｃｔｉｎ导入和ＧＰＴ筛选方法,研究了ＤＮＡ聚合酶ε在ＨｅＬａ细胞ＤＮＡ复制过程中的功能,针对ＤＮＡ聚合酶ε和α的反义寡核苷酸都能够专一地抑制ＨｅＬａ细胞的ＤＮＡ合成。首镒直接证明了ＤＮＡ聚合酶ε在哺乳动物细胞的ＤＮＡ复制过程中具有重要作用。．     

Taq DNA聚合酶结构改造与功能改进及其在医药领域的应用前景

TaqDNA聚合酶（ThermusaquaticusDNApolymerase）是重要的生物技术工具酶,广泛应用于疾病诊断与治疗、传染病检测、药物作用机理等医药领域。TaqDNA聚合酶在结构上由三部分构成：DNA聚合酶区、3’核酸外切酶区和5’核酸外切酶区。由于3’核酸外切酶区的氨基酸序列的变化而使其失去了3’-5＇的外切校读功能,因此TaqDNA聚合酶有错误复制倾向。利用特定位点的突变、与其他酶互换功能区和删除N末端的5’核酸外切酶区等方式可以改进TaqDNA聚合酶的性能,使它的忠实性、热稳定性和聚合性能得到提高。本文介绍了TaqDNA聚合酶的结构与功能改造的研究现状,并展望了TaqDNA聚合酶在医药领域的应用前景。     

DNA聚合酶θ：易错的多功能DNA末端修复分子

DNA聚合酶θ (DNA polymerase theta,Polθ)是一种广泛存在于动植物中的DNA修复酶。它在选择性末端连接（alternative end-joining,Alt-EJ）途径中发挥着关键作用,常参与DNA双链断裂（DNA double-strand breaks,DSB）损伤修复。在正常生理状态下,Polθ主要调控基因组稳定性。然而,在恶性肿瘤发生时,Polθ表现出异常高表达水平,并参与调控肿瘤细胞的恶性转变过程。研究表明,抑制Polθ活性可导致同源重组（homologous recombination,HR）缺陷的肿瘤细胞发生合成致死（synthetic lethality,SL）。因此,已经开发出多种针对Polθ的小分子抑制剂,可与其他化疗药物联合使用以抑制恶性肿瘤的发展。此外,敲除或抑制Polθ活性还能增加HR修复效率,从而提高外源基因靶向整合效果。本文综述了Polθ及其介导的Alt-EJ修复机制在生物学功能方面的最新研究进展,为靶向Polθ在肿瘤治疗和基因编辑方面的应用提供理论基础。     

跨损伤合成的DNA聚合酶——一类新的DNA聚合酶

细胞虽然拥有多种修复途径,但有些DNA损伤仍不可避免地会逃避修复而在基因组上保留下来,细胞跨损伤DNA合成的分子机制一直是DNA修复中主要的未解决问题之一.最近通过对一类结构相关性UmuC/DinB蛋白质超家族成员的研究发现它们具有DNA聚合酶功能.这类新发现的DNA聚合酶不同于经典的复制性DNA聚合酶,它们能以易误/突变(error-prone/mutagenic)或无误(error-free)方式进行跨损伤(translesion)DNA合成,并且从细菌到人在进化上功能保守.     

关于DNA复制的引物和DNA聚合酶

DNA复制是由DNA聚合酶催化的,反应需要四种脱氧核苷三磷酸和引物-模板;在引物的3′-羟基上,按模板的指令逐个添加脱氧核苷酸,生成碱基序列与模板互补的新DNA。复制时,DNA双链先打开,形成复制叉,随着复制叉的移动完成复制过程。双链DNA的复制是半不连续的,即先导链是连续合成滞后链则为不连续合成;后者先生成若干短片段(冈崎片段),再连在一起。 DNA复制在基因组的加倍、DNA重组以及修复DNA所受损伤等方面都对生命有决定性的作用。     

DNA聚合酶IV：抗细菌的潜在药靶

病原微生物及其耐药性是全球公共卫生的重要问题。众多人兽共患病原菌可通过食品产业链传播给人,同时耐药性使得感染更难治疗,增加了疾病传播和死亡的风险。从分子水平上研究病原体的变异规律、毒力及其致病机制有助于寻找新的药物靶点、研制新的药物。DNA聚合酶IV(polymerase IV,Pol IV)是γ家族聚合酶中的重要成员,广泛分布在原核生物、真核生物和古细菌3个生命域。Pol IV具有跨损伤DNA合成的能力,不仅在SOS反应(SOS response)和RpoS调控下响应DNA损伤,还参与细菌抗生素抗性及适应性的获得,在细菌中发挥着至关重要的作用。本文综述了近年来细菌Pol IV相关研究,回顾了其遗传特征、结构特征、表达调控及对细菌适应性的影响,并且讨论了Pol IV作为潜在药物靶点的可行性。     

植物RNA聚合酶Ⅳ调控DNA甲基化和发育的研究进展

DNA甲基化是一类稳定可遗传的表观遗传修饰,在调控基因表达、沉默转座子和维持基因组稳定性等方面发挥重要作用。植物中,DNA从头甲基化通过RNA指导的DNA甲基化(RNA-directedDNAmethylation,RdDM)途径建立。植物特有的DNA依赖的RNA聚合酶Ⅳ(DNA-dependent RNA polymerase Ⅳ, Pol Ⅳ)是RdDM途径核心蛋白,转录产生非编码RNA,通过RdDM途径引导从头建立DNA甲基化,进而调控植物基因表达和生长发育。Pol Ⅳ行使功能受多个蛋白调控：组蛋白阅读器SHH1 (SAWADEE homeodomain homolog 1)识别H3K9甲基化引导Pol Ⅳ到基因组特定位点;染色质重塑因子CLSY (CLASSY)蛋白家族协助Pol Ⅳ识别靶位点;RNA依赖的RNA聚合酶2 (RNA-dependent RNA polymerase 2, RDR2)将Pol Ⅳ转录产生的单链RNA转换成双链RNA。本文总结了Pol Ⅳ及其调控蛋白调控植物DNA甲基化和发育的研究进展,以期为DNA甲基化研究和农作物育种提供参考。     

动物细胞DNA聚合酶的研究新进展

本文主要介绍动物细胞中四种依赖于DNA的DNA聚合酶(简称DNA聚合酶)的结构、功能及其在DNA复制和修复作用中的研究现状。     

高中生物学“DNA分子复制”教学中的2点误区

误区1：DNA分子复制时不需要DNA连接酶。 例：下面哪种酶在遗传信息的传递和表达过程中不起作用（ ）。 A．DNA连接酶 B．DNA聚合酶 C．RNA聚合酶 D．解旋酶     

RNA的生物合成与加工(一)

所有细胞的RNA都是按照DNA模板的指令,由RNA聚合酶催化合成的。RNA的生物合成(转录)过程的有些地方与DNA复制相似,如底物是核苷三磷酸,合成方向是5′→3′。但,RNA聚合酶不需要引物,也不具备有校正作用的核酸外切酶活力。DNA模板在RNA合成中是全保留的,而在DNA复制中则是半保留的。原核生物的转录原核生物转录的源料主要是从大肠杆菌取得的。大肠杆菌的所有RNA都是由同一种RNA聚合酶催化合成的。这种酶的分子量为460KDa,全酶的亚基组成为α_2ββ′σ,核心酶为α_2ββ′。σ亚基只在转录的启动中起作用,     

DNA聚合酶在维持基因组稳定性中的多重功能及其相关疾病

遗传物质的稳定传递是生命繁衍的根本。基因组DNA的精确复制和分配是遗传物质传递的基础,也是细胞周期两大最核心的生物学事件。DNA聚合酶作为催化合成DNA双链的酶,是复制过程中最重要的因子之一。尽管对这类酶的研究已有将近60年的历史,但依然是生命科学基础研究的前沿之一。真核生物中已知的DNA聚合酶有十几种,它们不仅参与正常基因组DNA合成过程,也参与DNA损伤情况下多种修复过程。如此众多的具有不同特性的DNA聚合酶在细胞内是如何分工与合作的,在正常细胞传代与环境胁迫等情况下维护基因组稳定性中的关键作用及其分子机制又是什么。更有意思的是,最近的肿瘤细胞比较基因组数据表明,多种DNA聚合酶基因突变与某些肿瘤和遗传疾病相关,从而为这些疾病致病机理研究与诊治提供了新的思路和方法。对上述DNA聚合酶相关核心问题的最新研究进展进行了综述。     

人XPB基因在核苷酸剪切修复和基因转录中的分子机制

核苷酸剪切修复(NER)途径是维持生物体基因组稳定的重要机制。人着色性干皮病B组(xeroderma pigmentosum group B,XPB)基因又名ERCC3基因,它既是NER途径不可缺少的成员又是转录因子TFIIH的最大p89亚基。它是具有从3’端→5’端依赖ATP的单链DNA解旋酶活性的蛋白质,执行依赖DNA的ATP酶和解旋酶功能,在损伤DNA修复和基因转录中均起重要作用,并将两者有机偶联。该基因突变将导致3种不同的遗传疾病：着色性干皮病(xeroderma pigmentosum,XP),科凯恩氏综合征(cockayne’s syndrome,CS),毛发硫营养不艮(trichothiodystrophy,TTD)。其基因型通过在DNA修复和转录中的功能与表型联系起来。另外,XPB与p53存在物理和功能上的相互作用。现从XPB的3个方面即“一个基因,两种功能,3种疾病”作一综述。