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.     

基于表面等离子共振的新型生物传感技术及其在生命科学中的应用

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来体现的,了解这种相互作用的过程对于生命科学领域的研究及揭示生命发生发展的基本机制具有重要的意义。基于表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)的新型生物传感技术——BIAcore(biomolecular interaction analysis)是研究生物分子相互作用的理想工具。它可以实时跟踪检测生物分子间结合、解离的整个过程,已被广泛应用于蛋白质组学、信号转导、新药开发、遗传学分析和食品检测等领域,并且显示出广阔的应用前景。     

错配修复蛋白MutS的新功能位点

MutS蛋白是DNA错配修复系统的关键成份,其突变会使细胞失去正常的错配修复功能,导致基因组不稳定和细胞异常.本研究利用易错PCR随机突变和利福平筛选,建立了研究MutS蛋白的新方法,发现影响MutS错配修复功能的新位点,并利用表面等离子共振、分子筛、farwestern等方法对错配修复功能缺陷的突变体进行了活性测定和分析;通过揭示MutS与错配修复功能相关的新信息,为MutS同源物多态性的研究及人源MutS同源物突变与癌症相关的研究提供新的线索.     

耻垢分枝杆菌宿主整合因子(IHF)对DNA拓扑结构的影响

结核分枝杆菌(Mycobaterium tuberculosis)是结核病的病原菌,每年导致数百万人死亡.对于分枝杆菌基本生物学特性的研究有助于新的药物及治疗手段的研发.耻垢分枝杆菌(M.smegmatis)是分枝杆菌属中的一种非致病菌,与结核分枝杆菌亲缘关系较近,是实验室常用的研究分枝杆菌的模式菌种.分枝杆菌主要编码三种染色质蛋白,类组蛋白HU、Lsr2和宿主整合因子IHF.为研究IHF在染色体包装中的作用,我们在大肠杆菌中表达、纯化了耻垢分枝杆菌IHF蛋白(MsIHF),并对其影响DNA拓扑结构的性质进行了系统分析.体外研究的结果表明,MsIHF以同二聚体的形式存在,其对负超螺旋DNA具有一定的结合偏好性,同时,该蛋白可以有效地固定DNA负超螺旋.进一步的研究表明,MsIHF可以调控拓扑异构酶的活性.MsIHF的结合明显地抑制拓扑异构酶Ⅰ的松弛活性,而与此相反,该蛋白可以轻微地促进旋转酶引入DNA负超螺旋的能力.以上结果提示,MsIHF可能通过调控拓扑异构酶的活性影响染色体DNA的结构,进而调控其包装.     

SSB蛋白的高效表达及其与ssDNA的相互作用

大肠杆菌单链结合蛋白SSB在DNA复制、重组和修复中起着重要作用。为研究单链结合蛋白SSB的体外生物功能构建了融合蛋白SSB的表达载体并使其高效表达及易于纯化。ssb基因片段是以E.coli K-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表达载体pQE30-ssb。重组菌株M15/ pQE30-ssb经过IPTG的诱导表达了蛋白SSB。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（20.6 kD）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SSB,其纯度达到90％。通过凝胶层析和等离子共振技术对SSB的生物功能进行了系统研究分析。结果表明,SSB蛋白以四聚体形式与单链DNA分子结合,其亲和力常数（KD）为4.79×10-7 M。     

START家族Rv0164蛋白在耻垢分枝杆菌中的表达及垂钓互作蛋白

【目的】START家族蛋白的突变或者错误表达使哺乳动物产生肾上腺皮质增生、乳腺癌和结肠癌等疾病;START家族蛋白是植物发育过程中重要的调节因子;尚未阐明START家族蛋白作为细菌必需基因的作用机制。结核分枝杆菌必需基因Rv0164属于START家族,功能未知,研究Rv0164作用机制将为START家族分子机制增添新理论。【方法】生物信息学方法分析Rv0164序列特征;模式菌耻垢分枝杆菌中表达Rv0164并分析蛋白的细胞定位;Co-immunoprecipitation(Co-IP)方法垂钓Rv0164的相互作用蛋白,质谱鉴定互作蛋白,酵母双杂交和Pull down验证蛋白相互作用。【结果】Rv0164的N端17个氨基酸在分枝杆菌中不保守;Rv0164无信号肽;Rv0164定位在细胞质中,受蛋白降解机制调控,该机制在细菌生长平台期比对数期活性弱;N端缺失使Rv0164在平台期和对数期均不稳定;Rv0164结合多个胞内蛋白。【结论】Rv0164的N端肽段增加了蛋白的稳定性;Rv0164是一个胞内蛋白;Rv0164能够结合细菌生存必需蛋白。     

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     

乙酰化修饰降低Ku蛋白的DNA结合活性

【目的】研究乙酰化修饰对Ku蛋白活性的影响。【方法】利用耻垢分枝杆菌为表达菌株,转入Ku蛋白表达质粒,纯化具有乙酰化修饰的Ku蛋白和无乙酰化的Ku蛋白突变体,比较两类蛋白的生化活性;分析氧化压力和酸性环境下耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白乙酰化水平的变化。【结果】Ku蛋白过量表达的耻垢分枝杆菌比转入空质粒的对照菌株生长缓慢;乙酰化Ku蛋白比未发生乙酰化Ku蛋白修复断裂DNA的活性降低、DNA结合活性降低;氧化压力和酸性压力环境下,耻垢分枝杆菌细胞内Ku蛋白数量降低,乙酰化Ku蛋白数量变化不大。【结论】乙酰化修饰能够调节Ku蛋白的DNA结合活性,从而调节非同源末端连接修复系统的活性;Ku蛋白乙酰化程度升高是耻垢分枝杆菌对不良生长环境的反应。     

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。     

DNA错配修复基因mutS的高效表达及表达产物活性鉴定

将DNA错配修复基因mutS（2.56kb）克隆于分泌型原核表达载体pET32a（+）上,以N端融合6个组氨酸的形式在E.coliAD494(DE3) 中进行了IPTG诱导表达。SDSPAGE分析证实有一与预期分子量相应的诱导表达条带,其表达量占全菌蛋白质的35％左右,且表达蛋白以可溶形式存在。利用固定化金属离子（Ni²⁺）配体亲和层析柱纯化目的蛋白,其纯度为90％以上。与含有错配碱基DNA双链的结合反应证明该蛋白具有特异性识别、结合含有错配碱基DNA双链的生物活性。