分子生物学技术讲座（五）：放射性标记的DNA和RNA探针的制备

放射性标记的核酸探针（DNA和RNA探针）目前已被广泛地应用于分子生物学的各个领域,例如克隆的筛选,Southern杂交分析,基因表达水平的测定等等。放射性核酸分子探针是指特定的已知核酸分子片段,内含放射性核素（例：‘千、‘H和”S）,并能与被检测的核酸分子退火杂交（核酸序列互补）,因此可用于待测核酸样品中特定基因序列片段的探测。1探针的种类和选择根据核酸分子探针的来源及其性质可将其分成3大类,即：DNA探针、RNA探针和人工合成的寡聚核青酸探针。而DNA探针又可分为基因组DNA探针和。DNA探针。探针的选择是根据不…     

梅花类黄酮3′-羟化酶基因片段基于基因组DNA的简并PCR法克隆

用该研究设计的“预先去杂-SDS法”从梅花嫩叶提取到高质量的基因组DNA。根据11条已公开发表的并提交到GenBank的类黄酮3＇-羟化酶基因cDNA的假定氨基酸序列的保守区设计2个正向简并引物和3个反向简并引物组成6对引物,仅有1对引物能以PCR法同时从梅花‘南京红须’、‘南京红’和‘粉皮宫粉’的基因组DNA扩增到一个469bp的核苷酸片段,这3个片段在总体上有99．72％的一致性,与11条类黄酮3＇-羟化酶基因cDNA的相应区域有65．57％的一致性。同时,“GGEK”并非类黄酮3＇-羟化酶的特征性模体。这是首次从木本植物的基因组DNA克隆到类黄酮3＇-羟化酶基因片段。该研究结果可为梅花类黄酮3＇-羟化酶基因全长的克隆奠定基础。     

RecA蛋白介导的三链核酸结构形成及其序列提取

人工合成的单链DNA分子经PCR扩增形成双链DNA分子。将RecA蛋白与生物素标记的寡聚核酸探针序列在ATPγS存在的情况下共同哺育,使RecA蛋白包裹寡聚核酸探针,然后加入含同源序列的上述双链DNA分子经适当环境哺育形成了稳定的局部三链核酸结构。通过加入链亲和素包裹的磁珠吸附生物素化的探针,这样同源双链DNA分子与寡聚核酸探针形成的局部三链核酸结构也被吸附在磁珠上。使用磁分离装置提取这一结构,逐步降低盐离子浓度以洗脱双链DNA分子。将洗脱液中残留的蛋白质去除,经PCR扩增可获得目的DNA序列。同时使用同源探针和非同源探针在其它序列中提取目的DNA序列,结果显示目的DNA序列只被同源探针提取。实验结果显示了这一三链核酸结构形成的序列特异性,并且其稳定性随盐离子浓度降低而下降。提示在这一结构中同源的寡聚核酸单链与双链DNA分子形成了氢键结合,同时提示使用文中描述的方法可以提取特异的序列,用以克隆相应的基因。     

功能核酸DNA水凝胶的制备与组装

功能核酸DNA水凝胶是一种以DNA为构建单元通过化学反应或物理缠结自组装而成的新型柔性材料,其构建单元中包含1种或多种能够形成功能核酸的特定序列。功能核酸是通过碱基修饰和DNA分子之间的相互作用力组合的一类特定核酸结构,包括核酸适配体、DNA核酶、G-四联体(G-quadruplex,G4)和i-motif结构等。传统上,高浓度的长DNA链是制备DNA水凝胶的必要条件,而核酸扩增方法的引入为DNA水凝胶的组装方式提供了新的可能。因此,对常用于制备DNA水凝胶的多种功能核酸以及核酸的提取、合成和扩增手段进行了详细的介绍。在此基础上,综述了通过化学或物理交联方式组装功能核酸DNA水凝胶的制备方法。最后,提出了DNA纳米材料的组装所面临的挑战和潜在的发展方向,以期为开发高效组装的功能核酸DNA水凝胶提供参考。     

电镜技术在核酸分子杂交研究中的应用

电子显微镜是目前唯一能直接看到DNA或RNA分子的工具,而电泳、同位素标记等技术只能间接地测定这些分子,电镜就是以它这种得天独厚的优点在核酸分子研究中崭露头角。基因的准确定位,核酸复制模型的完善,真核基因DNA倒转重复序列“十字架”结构的观 察及内含子的二发现等等,近四十年来,核酸分子杂交技术取得如此可喜的成绩,电镜所作的贡献是不能低估的。     

生物工程技术讲座(十) 核酸标记—生物探针法

在核酸的研究中不用放射性同位素,而用生物素(biotin)标记DNA或RNA分子做为探针来检测核酸分子的方法,是最近几年内开展起来的实验新技术。按一般常规在进行核酸的分析、鉴定以及分子杂交等实验之前,首先以所谓“DNA缺口翻译”的方法制备用同位素标记的DNA(探针)。即把待标记的已知DNA分子用核酸酶(DNase)切成缺口,加入能识别并附着在缺口上的大肠杆菌     

我国研制出新型DNA逻辑门奠定发展DNA计算机基础

中科院上海应用物理研究所的樊春海研究员与上海交通大学Bio-X中心的贺林院士、张治洲教授通过学科交叉研究与合作,应用DNA核酶研制成功一类新型的“DNA逻辑门”,为发展DNA计算机奠定了基础。DNA核酶是一种通过体外进化筛选出来的具有特定酶活性的核酸结构,在该项研究中采用的是具有DNA水解酶活性的DNA核酶。这种具有锤头状结构的核酶可以在铜离子辅助下催化氧化并切割底物DNA。DNA逻辑门即是在这种DNA核酶结构基础上通过模块设计（modular design）研制出来的。输入信号通过特定的生物分子传感可以产生输出信号,从而实现“YES”、“NOT”等逻辑判断,并可以组合成复杂的三输入逻辑门“AND（A,NOT（B）,NOT（C））”。该逻辑门系统的新特色在于排除以往DNA逻辑门设计中RNA核苷的参与,仅单纯应用DNA分子,从而避免了RNA核苷带来的系统不稳定性。相关研究结果已发表在2006年3月出版的著名化学杂志（（Angew．Chem．Int．Ed．》上。     

基于核酸适体和胶体金技术构建凝血酶的DNA逻辑门

DNA逻辑门在分子计算机和分子水平上的计算技术中具有重要作用。我们通过设计核酸适体与凝血酶特异结合导致胶体金团聚的方法,构建了凝血酶的DNA逻辑门。凝血酶作为输入信号与其核酸适体结合,将监测探针上的胶体金结合位点释放,两个核酸功能化修饰的胶体金同时结合到监测探针上,引起胶体金团聚,实现信号输出。根据这个设计原理,成功构建了蛋白质凝血酶的YES逻辑门。     

基于核酸侵入反应的生物分子检测技术的研究进展

核酸侵入反应是由5＇核酸内切酶或flap内切酶催化的,能够识别切割核酸片段形成的特异性结构的一类反应。近年来发展了很多基于该反应的生物大分子检测技术,能够对DNA、RNA、miRNA及蛋白质进行高灵敏、高特异性的测定。这些技术大都无需扩增待测靶标,极大地降低了扩增产物交叉污染的风险,在临床检测中具有很大的应用前景。本文对这些检测技术的原理及应用作简要综述。     

DNA识别受体PYHIN家族及相关病毒免疫逃逸机制的研究

宿主细胞内的DNA识别受体可识别病毒核酸分子并激活细胞天然免疫反应,从而产生抗病毒效应;同时,病毒也进化出相应机制来逃避或抑制这种免疫反应。本文总结了宿主细胞内DNA识别受体PYHIN家族识别病毒核酸并激活细胞天然免疫反应的特点和分子机制,并讨论了病毒逃避宿主天然免疫应答的方式。     

用低温熔化琼脂糖的叶绿体DNA的酶切图谱

DNA分子的限制性核酸内切酶谱为我们提供了与生化,遗传作用以及进化有关的物质基础。这也是核酸序列测定工作的起点。对于叶绿体DNA那样大小的各种DNA[110一180千碱基对(Kbp)],构建酶切图谱所采用的方法,通常包括从电泳凝胶中获得DNA片段以及其他过程。这里并不准备叙述那些化费时间而又常常没有效果的步骤。     

“DNA分子双螺旋结构”模型的制作

利用生活中的简易材料,师生共同制作“DNA分子双螺旋结构”模型．在亲身体验中理解DNA分子的组成和结构等知识难点,激发学生的学习热情,培养其动手能力,提高课堂教学效果。     

聚丙烯酰胺凝胶固定核酸方法及其应用

固相核酸已被广泛用于DNA/cDNA微阵列、固相PCR及其它核酸与生物分子检测的传感技术中.和硬质玻璃载片相比,三维聚丙烯酰胺凝胶作为固定核酸的载体具有结合核酸容量高、利于反应的类似液相环境和较少的空间效应等优点.综述了丙烯酰胺凝胶作为固定核酸载体的发展历史.着重介绍了丙烯酰胺修饰核酸直接聚合固定的方法以及在DNA芯片、焦测序、固相PCR(克隆)、及全基因组测序等核酸分析中的应用.     

共生菌Hebeloma sp.的线形质粒DNA的分子克隆及测序的研究

共生担子菌滑菇 H ebeloma circinas携带两个线形的染色体外 DNA分子 .全部的菌丝 DNA经蛋白酶 K处理后 ,通过琼脂凝胶电泳观察到 :在染色体 DNA旁有两个大小不等的 DNA带 ,命名为 p HCl和 p HC2 ,其分子量分别为 1 0 .3kb和 9.1 kb.用核酸外切酶处理 p HC DNA,确认其 5′端被保护 .对 p HC2用不同的内切酶处理并确定其内切酶图谱 ,对其 3.2 kb H ind 片段进行克隆 ,亚克隆和测序 .结果表明 :其片段有两个开读框 ( open reading frames) ,携带类似于病毒 B型的DNA和 RNA多聚酶基因编码 .p HC2为该菌携带的一个典型的线形质粒 ,这也是首次在共生担子菌中发现的线形质粒 .     

阪崎肠杆菌核酸提取纯化方法分析比较

阪崎肠杆菌是一种食源性致病菌,目前越来越多的分子检测技术用于该菌的检测,以取代传统的检测技术。针对分子检测技术相应的核酸标准物质的研制势在必行。核酸的提取和纯化是核酸标准物质的研制过程中的重要环节之一,快速高效高质量,低毒低成本已成为核酸提取的重要目标。就现有方法进行分析比较,重点对常用的三种提取微生物基因组DNA的试剂盒进行了全方位比较,获得了阪崎肠杆菌较优的基因组DNA提取方法,并对提取的DNA进行PCR特异性扩增检测,获得较清晰的谱带。为阪崎肠杆菌核酸标准物质的研制奠定了基础。     

鸭和人乙型肝炎病毒DNA体外高效转录体系分子克隆的建立

分子生物学的发展主要在于其所必需技术的发展,体外放射标记出高比活的DNA分子探针,可提高核酸分子检测的敏感性。目前,国内使用的HBV DNA分子探针,均为缺刻转移(Nick Translation)方法标记,敏感性可检出1-2Pg,1984年Melton等报告了依DNA为横板在体外转录合成高比活的单链RNA探针(SSRNA-p)敏感10倍。     

核酸分子中碱基含量的计算

关于核酸分子中碱基含量的计算,在遗传学和高中生物教学中相当重要,但在教科书中通常没有专门讲述。我们根据碱基互补配对规律及中心法则进行归纳总结,从DNA结构、DNA复制、转录、翻译等方面探讨了DNA、RNA、蛋白质3者之间的关系,分析了核酸分子中碱基的含量。互核酸分子中碱基含量的计算1．且已知双链DNA分子中一种碱基的含量,推断其他碱基的含量：例1：一双链‘DNA分子中,（A－C）占碱基总量的Zo％。求A、T、G、C各占多少？解：在双链DNA分子中,据规律知,1．2由碱基含量推断核酸分子的结构——单链或双链、DNA或RNA…     

额外的错配碱基提高T4 DNA连接酶等位特异性连接

连接是一种主要的DNA处理过程。由于较低的商业成本以及核酸底物识别的灵活性,T4 DNA连接酶被广泛应用于生物分子工程,特别是特定核酸序列的等位特异性连接检测。本文评估了在T4 DNA连接酶介导的连接反应中,引入额外的错配碱基对所产生的影响。设计了超过150组DNA/DNA或DNA/RNA带有的额外错配碱基对的组合。结果发现,引入额外的错配碱基对后,T4 DNA 连接酶在DNA/DNA连接中特异性可提高60倍以上,而在DNA/RNA连接中特异性只能提高2倍。在等位特异性连接中,有的错配碱基对可使T4 DNA连接酶的特异性提高600多倍。     

基于三链核酸的DNA计算

一种研究DNA计算的新模型——三链DNA计算模型在本文中提出。此模型是在近年三链核酸的研究成果的基础上建立的。并应用于求解可满足性问题（SAT）,这是一个困难的NP-完全问题。不同于以住的DNA计算方法,基于三链核酸的分子算法通过寡聚脱氧核苷酸（ODN）在RecA蛋白的介导下与同源的双链DNA匹配成三链DNA进行基本的运算,这样可以有效减少计算中的错误。依据分子生物学的实验方法,该算法切实可行并且有效。     

DNA水凝胶的制备及应用

脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)不仅可作为生物遗传的物质基础,又以其可编程性、功能多样性、生物相容性和生物可降解性等优点,在生物材料的构建方面表现出巨大的潜力。DNA水凝胶是一种主要由DNA参与形成的三维网状聚合物材料,同时因其保留的DNA生物性能与自身骨架的机械性能的完美融合使得它成为近年来最受关注的新兴功能高分子材料之一。目前,基于各种功能核酸序列或通过结合不同的功能材料制备的单组分或多组分DNA水凝胶,已广泛用于生物医学、分子检测及环境保护的研究或应用领域中。文中主要总结了近十几年来DNA水凝胶制备方法上的研究进展,探讨了DNA水凝胶的分类策略,并进一步综述了DNA水凝胶在药物运输、生物传感、细胞培养等方面的应用研究。最后对DNA水凝胶未来的发展方向以及可能面临的挑战进行了展望。