荧光偏振技术研究Bloom解旋酶催化核心与双链DNA的相互作用

Bloom 综合症(BLM)解旋酶是RecQ家族DNA解旋酶中的一个重要成员,参与了DNA复制、修复、转录、重组以及端粒的维持等细胞代谢过程,在维持染色体的稳定性中具有重要的作用．BLM解旋酶的突变可导致Bloom综合症,患者遗传不稳定易患多种类型癌症．本研究运用荧光偏振技术研究BLM解旋酶催化核心(BLM^642～1290)与双链DNA(dsDNA)的相互作用,分析其相关特征参数,了解BLM^642～1290解旋酶与dsDNA的结合和解链特性．结果表明：BLM^642～1290解旋酶与dsDNA的结合和解链与dsDNA 3′端的单链DNA(ssDNA)长度有关;解旋酶优先结合于dsDNA底物的ssDNA末端,且每分子解旋酶可结合9.6 nt的ssDNA;dsDNA 3′端ssDNA的长度为9.6 nt时,解旋酶的解链效率达到最大且不再随其长度而变化．另外,BLM^642～1290解旋酶也能够结合和解链钝末端dsDNA,但其结合亲和力和解链效率低于有3′端ssDNA的dsDNA．推测BLM^642～1290解旋酶在与dsDNA底物结合和解链时是单体形式,可能以尺蠖的形式解开dsDNA．这些结果可为进一步研究BLM解旋酶的功能特征提供理论基础．     

荧光偏振技术研究Bloom解旋酶催化核心与双链DNA的相互作用

Bloom 综合症(BLM)解旋酶是RecQ家族DNA解旋酶中的一个重要成员,参与了DNA复制、修复、转录、重组以及端粒的维持等细胞代谢过程,在维持染色体的稳定性中具有重要的作用．BLM解旋酶的突变可导致Bloom综合症,患者遗传不稳定易患多种类型癌症．本研究运用荧光偏振技术研究BLM解旋酶催化核心(BLM642-1290)与双链DNA(dsDNA)的相互作用,分析其相关特征参数,了解BLM642-1290解旋酶与dsDNA的结合和解链特性．结果表明,BLM642-1290解旋酶与dsDNA的结合和解链和dsDNA3’末端的单链DNA(ssDNA)长度有关;解旋酶优先结合于dsDNA底物的ssDNA末端,且每分子解旋酶可结合9.6 nt的ssDNA;dsDNA3’末端ssDNA的长度为9.6 nt时,解旋酶的解链效率达到最大且不再随其长度而变化．另外,BLM642-1290解旋酶也能够结合和解链钝末端dsDNA,但其结合亲和力和解链效率低于有3’末端ssDNA的dsDNA．推测BLM642-1290解旋酶在与dsDNA底物结合和解链时是单体形式,可能以尺蠖的形式解开dsDNA．这些结果可为进一步研究BLM解旋酶的功能特征提供理论基础．     

荧光能量转移技术在生物学研究中的应用

荧光能量转移(FRET)是指两个携带不同荧光基团的大分子在相互间距离足够近时(10～100A)所发生的能量非放射性地由一个荧光基团向另一个荧光基团转移的现象。结合绿色荧光蛋白的发现,FRET技术可用于检测生物大分子中不同亚基的位置和生物大分子间的相互作用。近年来,FRET技术在生物学研究中的突破性进展是在活体细胞中实时监测生物大分子之间的相互作用。本文就绿色荧光蛋白的发现,FRET技术的原理、研究进展和应用前景作简要综述。     

荧光偏振技术在生命科学中的研究进展

荧光偏振技术(FP)作为一种新的检测技术已经广泛应用于生命科学的各个方面.本文对荧光偏振技术在生命科学中的研究进展做了详细的评述.介绍了荧光偏振技术的原理,评述了荧光偏振技术在生命科学中的研究热点方向.     

单分子荧光共振能量转移技术在核糖体移位研究中的进展

核糖体是蛋白质的\"合成工厂\",也是临床上多种抗菌药物的作用靶点,因此,深入理解细菌核糖体的蛋白质翻译机制意义重大.蛋白质翻译是通过多步骤相互协调、多组分精细配合来实现高保真和精确调控.核糖体在mRNA上的移位作为翻译过程中最重要的事件之一,需要核糖体大规模的构象重排以及tRNA2-mRNA沿着核糖体的精确移动.在细菌中,移位是由延伸因子EF-G催化GTP水解来驱动的.近年来,单分子荧光共振能量技术(smFRET)的发展使得人们可以探究单个tRNA分子移位的动力学过程并实时观测核糖体的构象变化.本文首先介绍了smFRET技术的原理及特点,对其在核糖体结构动态及tRNA移位研究中的应用进行了较为系统的总结,并对其应用前景进行了展望.     

DNA甲基化和组蛋白修饰在克隆动物发育过程中的作用

体细胞核移植在农业应用、生产疾病模型动物、转基因家畜或产生人胚胎干细胞来治疗人类的疾病方面有巨大的应用潜力。虽然已经成功克隆出多种哺乳动物, 但该技术仍存在一些未解决的问题, 包括产生克隆动物的效率低和克隆动物的异常等。异常的表观遗传重编程是克隆胚胎发育失败的一个重要因素。文章重点论述了DNA甲基化、组蛋白修饰及其与克隆胚胎发育的关系。了解表观遗传调控机制有助于解决核移植技术中存在的问题, 有利于更好地应用这项技术。     

DNA甲基化及组蛋白修饰在精神分裂症中的改变

精神分裂症（schizophrellia）是一种严重的精神疾病,对双胞胎、家庭及认养的研究揭示,遗传与环境因素之间复杂的相互作用是精神分裂症的病因。表观遗传学（epigenetics）研究与基因序列变化无关的基因表达调控机制．为人们深入认识精神分裂症的病因提供了新的思路。表观遗传调控机制主要包括：DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA三种方式。该文介绍前两种在精神分裂症发病机制中的作用。     

实时荧光定量PCR技术及其在昆虫学研究中的应用

实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction, FQ-PCR)是一种利用荧光信号实时监测体外DNA分子PCR复制过程中每个循环的扩增产物,从而实现对DNA模板进行定量分析的技术,具有准确、快速、灵敏、特异等优点,在动植物基因工程、动植物检疫、微生物鉴定与分类、食品安全检测和医学等领域中得到广泛应用。本文对实时荧光定量PCR技术的原理、优缺点及近年来新的荧光探针的原理、类型进行了评述,并对实时荧光定量PCR技术在昆虫学研究中的应用进行了综述。     

组蛋白泛素化修饰及其在DNA损伤应答中的作用

泛素化修饰是真核生物细胞内重要的翻译后修饰类型,通过调节蛋白质活性、稳定性和亚细胞定位广泛参与细胞内各项信号传导与代谢过程,对维持正常生命活动具有重要意义。组蛋白作为染色质中主要的蛋白成分,与DNA复制转录、修复等行为密切相关,是研究翻译后修饰的热点。DNA损伤后,组蛋白泛素化修饰通过调节核小体结构、激活细胞周期检查点、影响修复因子的招募与装配等诸多途径参与损伤应答。同时,组蛋白泛素化修饰还能调节其他位点翻译后修饰,并通过这种串扰(crosstalk)作用调节DNA损伤应答。本文介绍了组蛋白泛素化修饰的主要位点和相关组分(包括E3连接酶、去泛素化酶与效应分子),以及这些修饰作用共同编译形成的信号网络在DNA损伤应答中的作用,最后总结了目前该领域研究所面临的一些问题,以期为科研人员进一步探索组蛋白密码在DNA损伤应答中的作用提供参考。     

肌糖原磷酸化酶a,b亚基的杂交

本文用标记在肌糖原磷酸化酶ａ（ＧＰＡ）亚基上的荧光探针ＩＡＥＤＡＮＳ与标记在肌糖原磷酸化酶ｂ（ＧＰＢ）亚基上的ＩＡＦ之间无辐射能量转移;高压力下亚基交换动力学和外源荧光探针荧光偏振等三种方法证实了肌糖原磷酸化酶ａ、ｂ的亚基可相互交换,形成磷酸化酶ａ、ｂ的杂交形式。     

Synthesis and Energy Transfer Efficiency of FRET Terminators Derived from Different Linkers

Abstract

A number of different energy transfer dye labeled-cassettes were synthesized using aminoacid based trifunctional linkers and coupled to the propargylamino-substituted dideoxynucleoside-5′-triphosphates (ddNTPs). These terminators were evaluated for their energy transfer efficiency and DNA sequencing potential using thermostable DNA polymerase.     

Dynamics of Nucleosome Assembly and Effects of DNA Methylation

The nucleosome is the fundamental packing unit of the eukaryotic genome, and CpG methylation is an epigenetic modification associated with gene repression and silencing. We investigated nucleosome assembly mediated by histone chaperone Nap1 and the effects of CpG methylation based on three-color single molecule FRET measurements, which enabled direct monitoring of histone binding in the context of DNA wrapping. According to our observation, (H3-H4)₂ tetramer incorporation must precede H2A-H2B dimer binding, which is independent of DNA termini wrapping. Upon CpG methylation, (H3-H4)₂ tetramer incorporation and DNA termini wrapping are facilitated, whereas proper incorporation of H2A-H2B dimers is inhibited. We suggest that these changes are due to rigidified DNA and increased random binding of histones to DNA. According to the results, CpG methylation expedites nucleosome assembly in the presence of abundant DNA and histones, which may help facilitate gene packaging in chromatin. The results also indicate that the slowest steps in nucleosome assembly are DNA termini wrapping and tetramer positioning, both of which are affected heavily by changes in the physical properties of DNA.     

The phenyltetraene lysophospholipid analog PTE-ET-18-OMe as a fluorescent anisotropy probe of liquid ordered membrane domains (lipid rafts) and ceramide-rich membrane domains

The conjugated phenyltetraene PTE-ET-18-OMe (all-(E)-1-O-(15′-phenylpentadeca-8′,10′,12′,14′-tetraenyl)-2-O-methyl-rac-glycero-3-phosphocholine) is a recently developed fluorescent lysophospholipid analog of edelfosine, (Quesada et al. (2004) J. Med. Chem. 47, 5333-5335). We investigated the use of this analog as a probe of membrane structure. PTE-ET-18-OMe was found to have several properties that are favorable for fluorescence anisotropy (polarization) experiments in membranes, including low fluorescence in water and moderately strong association with lipid bilayers. PTE-ET-18-OMe has absorbance and fluorescence properties similar to those of diphenylhexatriene (DPH) probes, with about as large a difference between its fluorescence anisotropy in liquid disordered (Ld) and ordered states (gel and Lo) as observed for DPH. Also like DPH, PTE-ET-18-OMe has a moderate affinity for both gel state ordered domains and Lo state ordered domains (rafts). However, unlike fluorescent sterols or DPH (Megha and London (2004) J. Biol. Chem. 279, 9997-10004), PTE-ET-18-OMe is not displaced from ordered domains by ceramide. Also unlike DPH, PTE-ET-18-OMe shows only slow exchange between the inner and outer leaflets of membrane bilayers, and can thus be used to examine anisotropy of an individual leaflet of a lipid bilayer. Since PTE-ET-18-OMe is a zwitterionic molecule, it should not be as influenced by electrostatic interactions as are other probes that do not cross the lipid bilayer but have a net charge. We conclude that PTE-ET-18-OMe has some unique properties that should make it a useful fluorescence probe of membrane structure.     

蓝藻藻胆体与菠菜光系统Ⅱ颗粒之间的能量传递

制备了嗜热蓝藻优雅粘囊藻（ＭｙｘｏｓａｒｃｉｎａｃｏｎｃｉｎｎａＰｒｉｎｔｚ）的藻胆体和菠菜（ＳｐｉｎａｃｉａｏｌｅｒａｃｅａＭｉｌ．）的光系统Ⅱ颗粒,测定了它们的吸收光谱和低温荧光光谱。研究了藻胆体与菠菜光系统Ⅱ颗粒的能量传递。发现藻胆体不仅能将吸收的光能有效地传递给菠菜的光系统,而且能量传递的效率随着反应体系离子强度的升高而升高（ＫＨ２ＰＯ４,０１～０．５ｍｏｌ／Ｌ）。用５５８ｎｍ的光激发,可以测到菠菜光系统Ⅱ颗粒的放氧活性显著升高,进一步表明藻胆体可以将激发能传递给菠菜的光系统Ⅱ。     

嗜热蓝藻层理鞭枝藻（Mastigocladus laminosus）藻胆体在解离过程中荧光发射光谱和光能传递的研究

研究了层理鞭枝藻胆体在不同浓度磷酸冲溶液中解离过程中荧光发射光谱的变化和光能传递,完整藻胆体的７７Ｋ荧光光谱中只有一个峰,位于６８５ｎｍ,它是末端发射体（核心－膜连接多肽和别蓝蛋白－Ｂ）的荧光峰,部分解离藻胆体的荧光光谱的主峰位移至６５２ｎｍ,次峰位于６８５ｎｍ;６６０ｎｍ为一弱荧光发射肩,它们依次为Ｃ－藻蓝蛋白,末端发射体和别藻蓝蛋白的荧光。严重解离藻胆体的荧光主峰移至６４４ｎｍ;次峰由６８５ｎ     

Apolipoprotein E isoform-specific binding to the low-density lipoprotein receptor

Apolipoprotein E (apoE) is a ligand for members of the low-density lipoprotein receptor (LDLR) family and functions in plasma cholesterol homeostasis. A fluorescence-based assay has been employed in molecular studies of receptor-ligand interactions. Competition experiments revealed isoform-specific differences in binding of lipid-associated apoE N terminal (NT) domain to a recombinant soluble LDLR (sLDLR). In a similar manner, lipid--associated-but not lipid-free--full-length apoE3 showed binding activity to sLDLR. The molecular chaperone, receptor-associated protein, inhibited apoE3-NT-phospholipid complex binding to sLDLR. Kinetic studies of apoE3-NT-phospholipid complex interaction with sLDLR revealed time-dependent effects of apoE-NT isoform binding to sLDLR. The results reveal a discerning method for study of the molecular basis of ligand interactions that likely influence receptor function in maintenance of whole body cholesterol homeostasis.     

嗜热蓝藻层理鞭枝藻（Mastigocladus laminosus）藻胆体在解离过程中荧光发射光谱和光能传递的研究

研究了层理鞭枝藻藻胆体在不同浓度磷酸缓冲溶液中解离过程中荧光发射光谱的变化和光能传递。完整藻胆体的７７Ｋ荧光光谱中只有一个峰,位于６８５ｎｍ它是末端发射体（核心－膜连接多肽和别藻蓝蛋白－Ｂ）的荧光峰。部分解离藻胆体的荧光光谱的主峰位移至６５２ｎｍ：次峰位于６８５ｎｍ;６６０ｎｍ为一弱荧光发射肩。它们依次为Ｃ－藻蓝蛋白,末端发射体和别藻蓝蛋白的荧光。严重解离藻胆体的荧光主峰移６４４ｎｍ;次峰由６８５ｎｍ移至６８２ｎｍ;６６０ｎｍ荧光发射肩消失。这表明Ｃ－藻蓝蛋白所捕获的光能已不能传递给别藻蓝蛋白,但可传递给末端发射体洞时又表明Ｃ－藻蓝蛋白不仅与别藻蓝蛋白相连接而且还与末端发射体相连接。提出该藻胆体光能传递链如下：核心－膜连接多肽藻红蓝蛋白→Ｃ－藻蓝蛋白→别藻蓝蛋白别藻蓝蛋白－Ｂ     

DNA与红细胞膜脂质过氧化相互作用研究

研究了ＤＮＡ与红细胞膜脂质过氧化产物的相互作用。与无ＤＮＡ的反应体系相比,ＤＮＡ的加入明显增加４４０ｎｍ处的荧光强度,这种效应是由于ＤＮＡ与过氧红细胞膜生成了新的荧光物质,其激发波长３１５ｎｍ,发射波长４１０ｎｍ．维生素Ｅ强烈抑制荧光产物的形成。ＤＮＡ经分离、纯化后用ＥＢ作荧光探针研究表明,ＤＮＡ二级结构发生了改变,ＤＮＡ—ＥＢ复合物荧光光谱,ＤＮＡ—ＥＢ复合物之间的能量转移效率均有明显变化。同时证实ＤＮＡ损伤具有碱基特异性,即主要是鸟嘌呤受到损伤。