错配识别蛋白MutS的研究及应用进展

错配修复(mismatchrepairsystem,MMR)系统维护着遗传物质的稳定性。错配识别蛋白MutS是错配修复系统行使修复功能的第一个蛋白,具有识别并结合错配的能力。MutS蛋白具有特异性结合错配的特殊功能,在检测突变和SNP的研究中具有很大的应用潜力。近年来已有一些报道介绍了Muts蛋白的一些方法,虽然这些方法还有待改进,但MutS应用前景仍然十分诱人。     

分枝杆菌非典型错配修复及其在抗生素耐药中的研究进展

错配修复(mismatch repair, MMR)是生物体DNA复制后的一种常见修复系统，对于维持基因组稳定性至关重要，其关键步骤由MutS和MutL蛋白家族的成员执行，尽管这种修复途径十分重要，但在许多古菌和放线菌基因组中并不存在MutS或MutL的同源蛋白。这类细菌(例如分枝杆菌等)采用另一种非典型的MMR途径，由核酸内切酶EndoMS/NucS发挥关键作用，与典型MMR蛋白(MutS/MutL)相比没有结构同源性。EndoMS/NucS介导的非典型错配修复在分枝杆菌DNA修复、突变和同源重组以及抗生素耐药等方面发挥重要作用。本文通过对比典型MMR途径和非典型MMR途径，深入阐述了分枝杆菌EndoMS/NucS介导的非典型MMR途径及其最新进展，以期为分枝杆菌错配修复分子机制带来新见解以及对分枝杆菌抗生素治疗提供研究线索。     

DNA错配修复蛋白MutS和MutL的相互作用研究

MutL 和 MutS 是DNA错配修复系统中起关键作用的修复蛋白. 利用基因融合技术高效表达了MutL 和 MutS融合蛋白,并利用它们发展了一种研究二者相互作用的简便方法. 融合蛋白MutL-GFP (Trx-His6-GFP-(Ser-Gly)6-MutL),MutL-Strep tagⅡ (Trx-His6-(Ser-Gly)6-Strep tagⅡ-(Ser-Gly)6-MutL) 和 MutS (Trx-His6-(Ser-Gly)6-MutS) 被构建并在大肠杆菌中高效表达. 收集菌体细胞、超声波破碎后离心取上清进行SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 (SDS-PAGE) 分析,结果表明有与预期分子质量相应的诱导表达条带出现,其表达量约占全细胞蛋白的30％且以可溶形式存在. 利用固定化金属离子配体亲和层析柱分别纯化融合蛋白,其纯度达到90％. 通过将MutS蛋白固定的方法研究两种MutL融合蛋白分别与MutS之间的相互作用. 结果表明：只有MutS蛋白与含有错配碱基DNA分子结合后才与MutL蛋白发生相互作用. 通过检测MutL融合蛋白标记的绿色荧光信号或酶学显色信号来鉴定相互作用的发生. 建立的融合分子系统方法也为研究其他的蛋白质或生物大分子之间的相互作用提供了一个技术平台.     

MutL融合蛋白的高效表达及其伴侣功能研究(英文)

DNA错配修复蛋白MutL和其它的修复蛋白相互作用来共同完成大肠杆菌甲基介导的错配修复过程 .为研究修复蛋白MutL的体外生物功能构建了融合蛋白Trx His6 Linkerpeptide MutL(THLL)的表达载体并使其高效表达及易于纯化 .mutL基因片段是以E .coliK 12基因组为模板经PCR扩增获得 ,并通过基因的体外拼接成功构建了融合蛋白THLL表达载体pET32a linkerpeptide mutL .重组菌株E .coliAD4 94 (DE3) pET32a linkerpeptide mutL经过IPTG的诱导表达了融合蛋白THLL .收集菌体细胞、超声波破碎后离心取上清进行SDS PAGE分析 ,结果表明有一与预期分子量(84kD)相应的诱导表达条带出现 ,其表达量约占全细胞蛋白的 30 %且以可溶形式存在 .利用固定化金属离子 (Ni2 +)配体亲和层析柱纯化融合蛋白THLL ,其纯度达到 90 % .通过非变性凝胶电泳分析 ,对融合蛋白THLL在DNA错配修复过程中的分子伴侣生物功能进行了系统研究 .结果表明 ,THLL能增加融合蛋白Trx His6 Linkerpeptide MutS (THLS)与含有错配碱基DNA双链的结合 ,但受ATP的浓度变化影响很大     

一组多功能的错配修复蛋白

错配修复蛋白是DNA错配修复系统中主要功能蛋白质,主要参与DNA复制过程中对错配碱基的识别和修复.近年来研究表明错配修复蛋白还参与DNA损伤信号的传递、细胞周期的调控、减数分裂和有丝分裂等.错配修复蛋白缺陷会增加患肿瘤的危险性或者直接导致肿瘤;由于错配修复蛋白参与了DNA损伤信号传递、周期调控,错配修复蛋白缺陷还会导致细胞对相关抗癌药物产生耐受.     

金属离子促进嗜热四膜虫错配修复蛋白Mlh3核酸内切酶活性

嗜热四膜虫有性生殖过程中生殖系小核延伸并活跃转录,减数分裂过程中染色体同源重组起始于程序化的DNA双链断裂的形成,DNA错配修复系统能够去除DNA复制过程中所引起的错配并促进同源重组。减数分裂特异表达的错配修复因子Mlh3对四膜虫的有性生殖是必需的,然而具体功能并不清楚。本研究人工合成MLH3（TTHERM_001044369）基因,构建重组表达质粒pGEX-MLH3, 转化大肠杆菌BL21（DE3）并获得重组表达的GST-Mlh3蛋白。纯化的GST-Mlh3蛋白在配位不同的金属离子Cu2+、Mn2+、Mg2+后,有效切割超螺旋质粒DNA。ATP和ADP可进一步促进Mlh3的核酸内切酶活性。突变Mlh3中离子结合模体DQHA(X)2E(E)4E中的D117和E123位点,Mlh3D117N/E123A的核酸内切酶活性降低。进一步删除离子结合和ATP结合位点的C端结构域,突变体的核酸内切酶活性进一步降低,表明Mlh3的核酸内切酶活性是离子依赖型。减数分裂期HA-Mlh3免疫共沉淀鉴定了Mlh3可能的相互作用因子链交换蛋白Dmc1、DSB修复蛋白Mnd1、MutS、染色体维持蛋白Smc2和Smc4。结果表明,四膜虫的Mlh3通过金属离子依赖的内切酶活性,以及与其他因子相互作用,在减数分裂错配修复和同源重组过程中发挥重要作用。     

DNA错配修复系统组成和功能的研究进展

DNA错配修复(Mismatch repair,MMR)系统广泛的存在于从原核到真核的生物体中,是进化上保守的生化通路.MMR系统由一系列特异性修复DNA碱基错配的酶分子(错配修复基因产物)组成.细胞由于此系统的存在使DNA复制保持忠实性,从而保持遗传物质的完整性和稳定性,避免遗传物质发生突变.MMR系统基因的失活会导致自发突变率的明显增加,从而导致微卫星不稳定(MSI),可能引发某些肿瘤发生.近年来,MMR系统的研究越来越受到学者的重视,对MMR作用机制及组成该系统的几种酶蛋白结构与功能方面的研究不断深入,加深了对MMR系统的理解.这些为MMR系统相关的应用研究,尤其是为肿瘤发生奠定了理论的基础.本文重点讨论了错配修复系统的蛋白组成、各蛋白的功能及它们如何相互协调发挥作用的最新研究进展.     

错配修复蛋白Tmlh1维持嗜热四膜虫细胞核的稳定性

DNA错配修复(DNA mismatch repair,MMR)蛋白Mlh1和其它因子形成多种不同的复合物,在DNA复制后的MMR途径和减数分裂DNA重组中发挥重要作用。然而对Mlh1的功能并不完全清楚,进一步分析Mlh1在不同进化地位生物中的功能具有重要意义。嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophila)含有不同的错配修复复合物,基因表达谱分析发现,MutL复合物中的TMLH1(TTHERM_00127000)在营养生长期和饥饿期低水平表达,在有性生殖减数分裂期表达水平显著上调。免疫荧光定位显示营养生长期,Tmlh1定位于生殖系小核和转录活跃的大核;有性生殖期,定位于功能性小核和亲本大核,但在凋亡的大核和小核中消失。在减数分裂和有丝分裂时期,Tmlh1和α-微管蛋白(α-tubulin)存在共定位;而有性生殖后期,Tmlh1与异染色质蛋白Pdd1共定位于DNA删除的异染色结构域。TMLH1敲除细胞增殖速率降低,DNA损伤修复抑制,导致有性生殖细胞配对率降低和微核形成。1 mmol/L甲基甲磺酸甲酯(methy methanesulfonate, MMS)处理下,ΔTMLH1细胞传代时间增加了4.53%±0.35%,而野生型细胞传代时间增加了0.60%±0.14%。TMLH1敲除突变细胞株小核上呈现强烈的γ-H2A.X的荧光信号。免疫共沉淀和蛋白质谱分析发现,Tmlh1同微管蛋白、错配修复因子MutS、同源重组修复关键因子Rad51,非同源末端修复因子Ku80因子等存在相互作用。这些结果表明,嗜热四膜虫错配修复蛋白Tmlh1通过多种途径参与DNA修复和基因组重排,从而维持四膜虫生长发育和有性生殖过程中细胞核的稳定性。     

DNA错配修复系统研究进展

DNA错配修复(mismatch repair, MMR)系统广泛存在于生物体中.从原核生物大肠杆菌到真核生物及人类,MMR系统有不同的组成成分和修复机制.人体内MMR基因缺陷会造成基因组的不稳定并诱发遗传性非息肉型直肠癌以及其他自发性肿瘤.大肠杆菌MMR系统中的MutS蛋白可特异识别错配或未配对碱基,目前已经发展了多种基于MutS蛋白的基因突变/多态性检测技术.     

古菌RecJ蛋白的研究进展

RecJ蛋白属于aspartate-histidine-histidine (DHH)磷酸酯酶超家族,存在于细菌、真核生物和古菌中。细菌RecJ蛋白是一种5′→3′ssDNA外切酶,参与错配修复、同源重组、碱基切除修复等生物学过程。真核生物cell division cycle 45 (Cdc45)蛋白是细菌RecJ核酸酶的同源物,但不具有核酸酶活性。Cdc45蛋白能够与minichromosomemaintenance(MCM)和Go-Ichi-Ni-San(GINS)形成Cdc45-MCM-GINS (CMG)复合物,是真核生物DNA复制的重要组分。在古菌中,几乎所有基因组已测序的古菌均编码一种或多种RecJ蛋白同源物。与细菌RecJ核酸酶不同,古菌RecJ蛋白具有多样化的核酸酶活性,并且能够与MCM和GINS形成类似于真核生物CMG的复合物。因此,古菌RecJ蛋白是参与古菌DNA复制、修复和重组的重要成分。基于目前古菌RecJ蛋白的研究报道,本文综述了古菌RecJ蛋白的活性、结构与功能方面的研究进展,聚焦于不同古菌RecJ蛋白以及它们与细菌RecJ核酸酶和真核生物RecJ同源物的...     

酿酒酵母Sfi1p的结构及生物学功能

纺锤体极体(spindle pole body,SPB)是酵母细胞的微管组织中心,它在细胞分裂及细胞遗传稳定性的维持过程中起着极其重要的作用,是细胞生物学领域热门的研究方向.Sfi1p是酿酒酵母SPB的必需蛋白并且横跨整个半桥,该蛋白与SPB的复制有关,它的缺失或突变会导致SPB复制失败,在哺乳动物的中心体也存在酵母Sfi1p的同源蛋白.本文系统的介绍了酵母Sfi1p及其在人类中心体中的同源蛋白hSfi1p的结构特征,并且阐明了Sfi1p在SPB复制与分离、核配及生孢等细胞周期过程中的作用.对Sfi1p的功能研究,将有助于解决SPB研究过程中重要的科学问题,同时为中心体中Sfi1p同源蛋白的功能研究提供良好的借鉴.     

MNNG诱发的遗传不稳定vero细胞中错配修复功能的研究

在MNNG诱发的延迟发生的,以非定标性突变形成为特征的遗传不稳定vero细胞抽提物中,应用凝胶阻滞和体外错配修复技术,发现仍存在特异性针对G·T的错配结合蛋白,能选择性识别并结合DNA中的G·T错配;同时发现在该细胞核抽提物中G·T错配能被有效、特异地修复成G·C。经与正常vero细胞比较,证实二者功能均无缺陷。从而排除了MNNG通过对错配结合蛋白及G·T错配修复功能的损伤而诱发细胞遗传不稳定的可能机制。     

DNA错配修复与癌症的发生及治疗

DNA错配修复是细胞复制后的一种修复机制,具有维持DNA复制保真度,控制基因变异的作用。DNA错配修复缺陷使整个基因组不稳定,最终会导致肿瘤和癌症的发生。DNA错配修复系统不仅通过矫正在DNA重组和复制过程中产生的碱基错配而保持基因组的稳定,而且通过诱导DNA损伤细胞的凋亡而消除由突变细胞生长形成的癌变。错配修复缺陷细胞的抗药性也引起了癌症化疗研究方面的关注。大多数情况下,错配修复健全型细胞对肿瘤化疗药物敏感,而错配修复缺陷细胞却有较高的抗性。DNA错配修复系统通过修复和诱导细胞凋亡维护基因组稳定的功能,显示了错配修复途径在癌症生物学和分子医学中的重要性。     

利用λRed重组系统敲除鼠伤寒沙门氏菌sopB基因

利用λRed重组系统敲除鼠伤寒沙门氏菌LT2的(Salmonella enterica serovar typhimurium LT2,S.typhimurium LT2)sopB基因。以pKD4质粒为模板,扩增得到中间带有卡那霉素抗性基因且两端各带有59 bp分别与sopB基因上下游序列同源的同源打靶片段,将其转化至表达Red重组酶的S.typhimurium LT2感受态细胞中;在抗生素压力和λRed重组系统帮助下,同源片段和菌体sopB基因发生同源重组,通过卡那霉素筛选得到带有抗性标记的阳性重组菌;转入重组酶表达质粒pCP20以除去抗性标记,得到保留单一FRT位点的突变菌株;利用PCR技术鉴定重组菌,并通过检测沙门氏菌效应蛋白SopB的分泌以及沙门氏菌感染HeLa细胞后pAKT的激活反应来鉴定sopB基因是否被敲除。构建的ΔsopB突变菌株失去了分泌SopB蛋白的能力,且不能够像野生型菌株那样在感染HeLa细胞的过程中激活pAkt。本研究获得了S.typhimurium LT2的sopB基因缺失突变株,为沙门氏菌感染宿主过程中SopB的功能研究提供工具,同时也为进一步探索其他类型细菌的基因敲除提供了线索。     

深度突变扫描技术在蛋白研究中的应用

作为细胞结构与功能的中心参与者,蛋白质一直是生命科学研究的中心主题。分析蛋白质序列变异对其结构、功能的影响,是研究蛋白的重要手段之一。近年一种称为深度突变扫描(deep mutational scanning,DMS)的技术被广泛应用于蛋白研究领域,其通过高丰度DNA文库在蛋白特定区域平行引入成千上万种突变,经筛选后,利用高通量测序为每一种突变打分,从而揭示序列与功能之间的相关性。深度突变扫描以其高通量、快速简易、节省人工等特点,已经成为蛋白质功能研究以及蛋白工程改造的一种重要方法,目前已在蛋白进化、抗体改造、致病突变鉴定等蛋白研究的多个领域广泛应用。本综述简要概括了深度突变扫描技术的原理,重点介绍了其在哺乳动物细胞中的应用,同时分析了目前的技术瓶颈,旨在为相关研究提供参考。     

金黄色葡萄球菌RNaseH Ⅰ、RNaseH Ⅱ和RNaseH Ⅲ突变菌株的构建及功能研究

目的:在金黄色葡萄球菌中分别构建RNaseHⅠ、RNaseHⅡ和RNaseHⅢ的突变菌株,并研究它们在金黄色葡萄球菌中的生物学功能。方法:利用同源重组的方法在金黄色葡萄球菌中分别构建RNaseHⅠ、RNaseHⅡ和RNaseHⅢ的插入突变菌株,检测突变株生长速度、溶血活性及外分泌蛋白表达水平与野生型的差异,进一步通过流式细胞术检测突变株外分泌蛋白细胞毒性的改变,同时在体外检测突变株在全血中的存活能力。结果:构建了金黄色葡萄球菌RNaseHⅠ、RNaseHⅡ和RNaseHⅢ的插入突变菌株;表型检测结果显示,与野生型菌株相比,3种突变株的生长速度减慢,溶血素和外分泌蛋白明显减少;流式细胞术检测结果显示3种突变株毒性比野生型菌株减弱;全血杀伤实验结果显示3种突变株在全血中的存活率低于野生型菌株。结论:RNaseHⅠ、RNaseHⅡ和RNaseHⅢ在金黄色葡萄球菌生长繁殖、毒素产生和侵袭机体的过程中有重要作用,它们可能与金黄色葡萄球菌的致病性相关。     

错配修复蛋白Mlh3对四膜虫有性生殖是必需的

DNA错配修复(mismatch repair, MMR)是一种进化中保守的机制,它校正DNA复制过程中产生的错误,维持基因组的稳定性。MMR家族蛋白同时也参与多种DNA相关的生物学功能。本研究从嗜热四膜虫鉴定了一种新的错配修复蛋白MLH3基因,该基因预测编码 319 个氨基酸,在有性生殖期特异表达。免疫荧光定位表明,HA-Mlh3定位在有性生殖期减数分裂的小核和新发育的大核中。MLH3 敲除的突变体细胞株,在有性生殖发育期停滞在两大核和两小核阶段,新大核DNA复制受阻。γ-H2A.X 检测表明,新大核和小核有性生殖后期断裂的基因组不能正常修复,发育中的细胞裂解,不能形成有性生殖后代。结果表明,Mlh3参与四膜虫新大核发育过程基因组的断裂修复和复制,对四膜虫的有性生殖是必需的。     

弗氏志贺菌 M90T 株毒力相关膜蛋白复合物组成基因缺失突变体的构建

目的：构建弗氏志贺菌M90T株毒力相关膜蛋白复合物组成蛋白基因的缺失突变株。方法：分别扩增目的基因的上、下游同源臂和卡那霉素抗性基因片段,利用重叠延伸PCR技术将这3个片段融合为打靶片段,电击转化M90T／pKD46感受态细胞,在bRed重组系统的作用下,通过同源重组将目的基因置换为卡那霉素抗性基因,之后在辅助质粒pCP20的作用下切除FRT位点之间的卡那霉素抗性基因,得到基因缺失突变体。结果与结论：分别构建了M90T株毒力相关膜蛋白复合物4个组成蛋白Apy、DnaK、CIpB、YdgA的基因缺失突变体,为进一步研究各基因的功能提供了突变体。     

新发现的人类错配DNA修复蛋白0hMLH3

近年来的研究认为 ,防止人类ＤＮＡ复制错误的因素涉及 5个错配修复 (ＭＭＲ)蛋白 ,即ｈＭＳＨ2、ｈＭＳＨ3、ｈＭＳＨ6、ｈＭＬＨ1和ｈＰＭＳ2。最新研究报告发现了ＭＭＲ家族的第 6种成员 ,ｈＭＬＨ3,也与错配修复过程有关[1] 。　　错配修复是将ＤＮＡ复制时产生的错误修复 ,是维持正确的遗传信息的重要机制。错配修复机制的异常是遗传倾向性癌症产生的原因之一。人的错配修复过程与大肠杆菌类似。都有几种蛋白质的复合物的参与。即有错配结合活性的ＭｕｔＳ同源二聚体和蛋白质相互作用的ＭｕｔＬ同源二聚体 ,这两种同源二聚体又结合形成…     

茎瘤固氮根瘤菌ORS571 GGDEF和EAL结构域蛋白的预测及功能研究（英文）

【目的】环二鸟苷酸c-di-GMP是细菌中广泛存在的第二信使,能够调控多种细胞功能。c-di-GMP的合成与水解分别由含有GGDEF结构域和EAL结构域的蛋白催化。本研究针对茎瘤固氮根瘤菌ORS571的GGDEF和EAL结构域相关蛋白进行基因组学分析,并对三个同时含有GGDEF和EAL结构域的蛋白(AZC_3085、AZC_3226和AZC_4658)进行功能研究。【方法】利用SMART数据库对含有GGDEF和EAL结构域的蛋白进行结构域预测。利用CLUSTALW程序对蛋白序列进行比较分析。通过同源重组的方法构建突变株,并对突变株的细胞运动能力、胞外多糖合成、生物膜形成及与豆科宿主的结瘤等表型进行测定。【结果】茎瘤固氮根瘤菌ORS571中一共存在37个GGDEF和EAL结构域蛋白。突变株?4658的运动能力较野生型有下降,但是其胞外多糖合成能力、生物膜形成能力和竞争性结瘤能力较野生型有提高。此外,实验结果表明突变株?4658的胞内c-di-GMP水平高于野生型。突变株?3085和?3226的各种表型与野生型相比没有明显差异。【结论】茎瘤固氮根瘤菌ORS571编码如此大数量的GGDEF和EAL结构域蛋白,表明c-di-GMP可能在其信号转导过程中起到非常重要的作用。同时具有GGDEF和EAL结构域的蛋白AZC_4658对茎瘤固氮根瘤菌ORS571的运动能力、胞外多糖合成、生物膜形成及与宿主的结瘤起到一定的调节作用。