Sulfolobus acidocaldarius DNA聚合酶IV跨越损伤合成能力的酶学特征

[目的]以嗜酸嗜热硫化叶菌Sulfolobus acidocaldarius的DNA聚合酶IV （Saci_0554）为例,表征其跨越模板上损伤碱基的DNA合成效果。[方法]将DNA聚合酶IV （SacpolIV）在大肠杆菌中进行重组表达,经亲和层析纯化得到SacpolIV蛋白;利用人工合成的带有不同损伤的寡核苷酸片段作为模板DNA,用尿素变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,鉴定SacpolIV在体外跨越各种损伤碱基进行跨损伤合成的催化能力。[结果]SacpolIV重组蛋白能够不同程度地跨越嘌呤和嘧啶损伤,跨越能力的高低取决于损伤碱基与正常碱基形成氢键的能力。本研究还发现,SacpolIV能够在DNA链中掺入核糖核苷酸,但掺入核糖核苷酸的效率低于脱氧核糖核苷酸。[结论]本研究证实SacpolIV具有很强的跨越损伤合成能力,能够跨越多种氢键配对能力减弱的损伤碱基,为其在细胞内的跨越损伤合成功能提供了生化证据。     

嗜酸嗜热古菌Sulfolobus acidocaldarius编码尿嘧啶DNA糖苷酶表达，纯化与酶学特征

摘要:【目的】嗜高温微生物面临dC脱氨基生成dU损伤的巨大压力,鉴定嗜酸嗜热古菌S.acidocaldarius来源的尿嘧啶DNA糖苷酶(UDG)切除dU损伤的酶学活性。【方法】重组表达来源于S.acidocaldarius的IV和V型UDG,经亲和纯化得到电泳纯重组蛋白。然后利用人工合成的dU(deoxyuracil)修饰寡核苷酸片段作为底物,体外鉴定两种重组UDG 的酶学特性。【结果】来源于S.acidocaldarius的IV和V型重组UDG具有相似的酶学特性。IV型UDG催化效率更高,比活性是V型重组UDG的750倍左右。作为来自嗜热微生物 的蛋白,S.acidocaldarius的IV和V型UDG的最适反应温度为65－75℃。【结论】IV型UDG比V型UDG水解dU碱基和脱氧核糖之间糖苷键的能力更强。     

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损伤修复基本方式的研究进展

DNA损伤修复基因可修复由不同原因导致的DNA损伤．从而保护遗传信息的完整性。DNA损伤修复有3种基本形式,即碱基切除修复、核苷酸切除修复和错配修复。本文综述了DNA损伤修复3种基本形式的研究进展情况并讨论了DNA链断裂重组和重接合修复及DNA聚合酶绕道修复DNA损伤。     

DNA合成的忠实性机制

DNA的忠实性合成对于基因组稳定和物种延续至关重要,否则可能会产生严重的后果。DNA合成具有极高的忠实性,这主要基于3个步骤:(1)基于氢键、碱基对构象或其他因素的核苷酸选择;(2)基于3′→5′外切酶活性的校对,方式有顺式校对和反式校对,可以去除错误掺入的核苷酸;(3)基于错配修复、切除修复、同源重组修复和跨损伤DNA合成的修复过程,可以纠正逃过校对的错误核苷酸。由于DNA聚合酶不仅可以作为抗病毒或抗癌药物的靶标,而且其忠实性还与抗药性或药物副作用有关,所以深入研究DNA合成的忠实性具有非常重要的意义。文章主要论述了DNA合成的忠实性机制,并对DNA聚合酶的应用前景做了展望。     

寡聚核苷酸诱导突变法改造φ×174噬菌体A基因蛋白的DNA识别序列

 为了进一步研究φX174噬菌体A基因蛋白的复制功能与其所识别的30核苷酸保守序列的关系,我们采用寡聚核苷酸诱导的定点突变法成功地改造了这30核苷酸保守序列。将此保守序列重组到M_(13)mp9噬菌体后,以其单链为模板,在14或16寡聚核苷酸的诱导下,合成共价闭环DNA。经转化到E.coli JM103菌株,用点印迹(Dot blot)杂交法筛选,得到两种重组突变株。一种突变株其30核苷酸保守序列正链的第22碱基由A改为G。另一突变株为其第10碱基A改为C,第11碱基T改为A。突变效率约为5％。制备了此突变株单链及双链DNA,分别做了双脱氧末端终止法及Maxam和Gilbert法序列分析鉴定。     

嗜水气单胞菌中类组蛋白HupB生理功能的研究北大核心

【目的】DNA结合蛋白HU蛋白是一类组蛋白样蛋白,其参与细菌DNA的重组与修复,在细菌的转录调控中发挥重要作用,但目前该蛋白对细菌生理功能的影响尚不完全清楚。为了更好地理解HU蛋白,本研究探讨HupB的生理功能。【方法】以嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)ATCC7966为研究材料,利用同源重组技术构建编码HU蛋白β亚基的hupB基因缺失菌株,并对其常见生理表型进行测定。【结果】hupB基因缺失菌株的溶血性、胞外蛋白酶活性和运动性均显著增强,而生物被膜形成能力显著下降,并且ΔhupB::hupB菌株中生物被膜形成能力恢复。进一步利用基于label-free的定量蛋白质组学技术比较了野生株和ΔhupB突变株的差异表达蛋白,发现235个蛋白表达上升,224个蛋白表达下降。生物信息学分析显示hupB敲除后导致蛋白质翻译、生物被膜生成以及信号转导等多个生物过程相关蛋白表达发生变化。【结论】研究结果表明嗜水气单胞菌HupB蛋白能显著影响细菌生物被膜形成能力,以上研究为更好地探究嗜水气单胞菌HupB蛋白对细菌生理功能的调控机制提供理论基础。     

火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶基因克隆、表达纯化和酶学性质研究

【目的】在大肠杆菌中表达火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶,纯化得到重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶,在此基础上系统研究火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶的酶学特征。【方法】构建8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶重组表达质粒,将重组质粒转化Escherichia coli Rosetta(DE3),利用IPTG诱导表达重组蛋白,通过Ni2+亲和层析柱纯化重组蛋白;最后利用含8-氧鸟嘌呤损伤的寡核苷酸作为底物,测定8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶的酶学性质。【结果】在大肠杆菌中成功诱导表达了重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶,经Ni2+亲和纯化后蛋白纯度大于95%。在体外鉴定了重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶的酶学性质。结果表明重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶可以切除DNA中的8-氧鸟嘌呤(8-Oxo-G,GO)损伤碱基,并且具有AP裂解酶活性。重组火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶催化反应的最适pH值和温度分别是pH 8.5和55°C。除Zn2+对火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶的酶促反应有明显的抑制作用外,实验中测定的其它二价离子(Mn2+,Mg2+,Ca2+,Ni2+,Co2+,Cu2+)对其没有明显的影响。离子强度在50-100 mmol/L范围内对其酶促反应影响不大,超过100 mmol/L时有明显的抑制作用。与8-氧鸟嘌呤互补的碱基差异对火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶切除8-氧鸟嘌呤损伤的效率影响不大;但与单链DNA相比,双链DNA是优选底物,切割效率如下:GO/C≈GO/G≈GO/T≈GO/AGO/-。【结论】在大肠杆菌中成功表达,并Ni2+亲和纯化了火球菌8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶,生化研究表明制备的重组蛋白具有8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶活性,可能负责切除火球菌基因组DNA中的8-氧鸟嘌呤损伤。     

一种DNA扩增的新技术： 利用热稳定的Bst DNA聚合酶驱动跨越式滚环等温扩增反应

Bst DNA聚合酶具有热稳定性、链置换活性及聚合酶活性,在体外DNA等温扩增反应中起重要作用. 本文利用Bst DNA聚合酶的5′→3′聚合酶、核苷酸（末端）转移酶及链置换酶活性发展了一种新的体外环式DNA扩增技术跨越式滚环等温扩增(saltatory rolling circle amplification,SRCA)．在SRCA反应中,Bst DNA聚合酶以上游引物P1为模板合成其互补链RcP1,并和P1形成双链DNA|之后,Bst DNA聚合酶用其核苷酸转移酶活性在其P1的3′末端沿5′→3′方向随机掺入脱氧核糖核苷酸聚合形成寡聚核苷酸（dNMP)m序列,即DNA的合成反应跨越了RcP1 与下游引物P2之间的缺口|然后,以下游引物P2为模板形成互补序列（RcP2）;接着,Bst DNA聚合酶继续将脱氧核糖核苷酸随机添加到RcP2的3′末端,形成（dNMP)n序列．继而,Bst DNA聚合酶以RcP1为模板,继续催化聚合反应合成互补新链,并通过其链置换酶活性替换P1|如此往复,形成［P1-(dNMP)m-RcP2-(dNMP)n …］序列．本文通过电泳、酶切、测序等方法对扩增产物进行分析,演绎出上述扩增过程,并就工作原理进行了讨论．该反应可能对开发等温扩增技术检测微生物有一定助益,也为解释环介导等温扩增技术中假阳性反应和滚环等温扩增反应中的背景信号提供了线索．     

核糖体 RNA 的生物功能、自我剪接与自我复制

核糖体RNA在肽链合成的起始、延伸和终止等整个过程中都有重要的功能。RNA N-糖苷酶是一类核糖体失活蛋白;它只水解rRNA特定位置上的一个腺苷酸的糖苷键,释放一个腺嘌呤碱基,使核糖体失活。天花粉蛋白是一种核糖体失活蛋白。目前已知最小的ribozyme是人工合成的13寡聚核糖核苷酸。利用四膜虫ribozyme转磷酸酯的逆反应合成了一个42寡聚核糖核苷酸。这说明RNA可以催化RNA的合成。     

第八章 核酸代谢(提要)

核酸是生物体内最主要的组份之一。本章先介绍核苷酸的分解与合成代谢,再介绍生物大分子DNA与RNA的合成。在各种核酸酶的作用下,核酸降解为核苷酸,核苷酸进一步降解成磷酸、核糖与碱基进入各代谢途径。对人与灵长类和鸟类,嘌呤核苷酸分解的最终产     

真核基因启动子非依赖的功能转录延伸复合物的体外组装

真核生物RNA聚合酶Ⅱ的持续合成能力对基因转录过程中每一个阶段,包括启动子脱离、转录暂停、转录终止以及转录偶联DNA损伤修复过程的调节至关重要.在RNA聚合酶Ⅱ介导的转录延伸过程中,其和模板DNA及转录产物RNA紧密结合,形成一个非常稳定的延伸三维复合物(elongationcomplex,EC).此特征性“泡”状结构的形成是RNA聚合酶Ⅱ持续合成能力所必需的.在不依赖启动子及众多转录起始因子的条件下,利用人工合成的RNA与DNA寡核苷酸,在体外组装形成具有功能转录活性的延伸复合物.结果表明,长度为9个核苷酸的RNA与模板DNA形成的杂合分子对转录延伸复合物的形成是必需的,而非转录模板DNA链的加入导致最终活性转录“泡”状复合物的形成,并可转录形成与模板相关的转录产物,进一步通过在模板DNA的特定位置引入一个乙酰氧乙酰氨基芴修饰基团,可特异性地阻断转录延伸过程,从而显示该系统在研究真核基因转录及转录偶联DNA损伤修复机制中的潜在应用价值.     

极端嗜热古菌核酸内切酶Ⅲ的研究进展

胸腺嘧啶乙二醇(thymine glycol,Tg)是常见的氧化性DNA损伤碱基之一。DNA中的Tg能够分别阻止DNA聚合酶和RNA聚合酶进行DNA复制和转录,导致相应的生物学过程终止,进而会引起细胞的死亡,因此DNA中的Tg需要被修复。核酸内切酶Ⅲ(endonuclease Ⅲ,EndoⅢ)是一种双功能DNA糖苷酶,能够切除DNA中的Tg,从而启动碱基切除修复途径进行修复DNA中的Tg。细菌、古菌和真核生物的基因组序列中均存在有EndoⅢ蛋白的编码基因。目前,源自于细菌和真核生物的EndoⅢ已有较多的研究,而古菌EndoⅢ的研究相对较少。基于目前已有的极端嗜热古菌EndoⅢ的研究报道,本文综述了极端嗜热古菌EndoⅢ的研究进展,并展望了今后的研究方向。     

DNA计算的规律及其在解题中的应用

归纳了DNA计算题的解题规律．如DNA分子中碱基数目的计算规律、DNA复制所消耗的脱氧核苷酸数的计算规律、基因指导蛋白质合成的计算规律、脱氧核苷酸脱水缩合的规律、碱基排列顺序数的计算规律和DNA分子中氢键数的计算规律等及其在解题中的应用。     

无细胞蛋白合成系统的研究进展

无细胞蛋白合成系统能够以DNA或RNA为模板直接在体外合成蛋白,通过种种技术改进,在某些个例中,蛋白表达量已接近体内表达水平,并且建立了翻译后修饰和蛋白纯化的方法,进一步提高无细胞系统的合成能力,会使它比重组细胞的工业生产更具竞争力。     

末端脱氧核苷酸转移酶在生物传感及核酸合成领域的应用*

末端脱氧核苷酸转移酶(terminal deoxynucleotidyl transferase, TdT)是聚合酶X家族中的一员,与典型的DNA聚合酶不同,TdT以恒温的无模板依赖的方式催化脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)聚合到寡核苷酸的3'羟基端来合成DNA。并且TdT对底物的耐受性高具有聚合修饰型dNTP的能力,如荧光修饰的dNTP、生物素修饰的dNTP,甚至人工碱基均可作为其良好底物。TdT的这些生化特性使其被广泛的应用在生物传感和核酸合成领域中,促进了许多基于核酸的工具和方法的发展,并为酶促从头合成DNA技术的发展奠定基础。介绍了TdT的性质,重点总结了它在其介导的生物检测技术、核酸的修饰技术以及酶促合成DNA技术三个方面的核心作用、目前面临的挑战以及未来研究的方向,以期促进TdT在生物传感器和核酸合成中的进一步应用。     

抗菌肽BuforinⅡ衍生物抑制大肠杆菌大分子合成的研究

【目的】研究抗菌肽BuforinⅡ的衍生物BF2-A/B作用大肠杆菌后对胞内生物大分子合成的影响。【方法】紫外分光光度法检测抗菌肽对细胞DNA、RNA合成能力的影响, 考马斯亮蓝法检测抗菌肽对细胞总蛋白合成能力的影响, 分别用邻硝基苯-β-D-吡喃半乳糖苷法和对硝基苯磷酸二钠法检测抗菌肽对β-半乳糖苷酶及碱性磷酸酶表达活性的影响。【结果】BF2-A/B不优先抑制DNA合成, 而是优先抑制RNA和蛋白的合成。在相同浓度下, BF2-B抑制RNA合成的能力比BF2-A强, BF2-A抑制蛋白合成的能力比BF2-B强。胞内酶β-半乳糖苷酶和碱性磷酸酶的表达活性都在下降。【结论】BF2-A/B结合胞内核酸后, 没有首先影响DNA的复制功能, 而是优先抑制基因转录功能, 主要在转译水平上抑制蛋白的合成。     

马克斯克鲁维酵母GX-UN120糖转运蛋白基因的克隆及表征

【背景】马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)具有完整的木糖代谢途径,可以高效利用木质纤维素中的木糖,因此对其糖转运蛋白基因的研究或可有效解决酵母木糖转运的相关问题。【目的】根据马克斯克鲁维酵母DMKU3-1042中KLMA＿70145和KLMA＿80101基因位点的功能预测,获得马克斯克鲁维酵母GX-UN120相应的糖转运蛋白基因序列并探究其功能。【方法】将转运蛋白基因分别克隆表达至酿酒酵母EBY.VW4000中考察重组菌株生长特性,以此间接评价对应转运蛋白的转运能力。【结果】Km＿SUT2基因编码的糖转运蛋白可有效提高宿主细胞转运木糖、阿拉伯糖、山梨糖、核糖、乳糖和葡萄糖的能力,但却不能转运甘露糖、果糖、蔗糖和半乳糖。类似地,Km＿SUT3基因编码的糖转运蛋白可提高细胞转运木糖、阿拉伯糖、山梨糖、半乳糖、核糖、乳糖和葡萄糖的能力,但却不能转运甘露糖和果糖。然而在葡萄糖存在的条件下,重组菌株对各种碳源的利用均受抑制,但Km＿SUT3转运木糖和核糖过程中受葡萄糖的抑制作用较小。【结论】马克斯克鲁维酵母GX-UN120中转运蛋白Km＿SUT2和Km＿SUT3可...     

MHF组蛋白折叠复合体组分编码基因MHF1过表达对重组酿酒酵母纤维素酶生产的影响

【背景】重组酿酒酵母可用于生产多种药用蛋白和工业酶等外源蛋白,但蛋白分泌水平低是限制其异源蛋白高效生产的重要因素。异源蛋白表达和分泌过程可能会对宿主细胞产生多种胁迫,因此,研究胁迫响应相关基因对重组酵母异源蛋白生产的影响具有重要意义。Mhf1p是MHF组蛋白折叠复合体的组分之一,与DNA损伤修复及维持基因组稳定性有关,但其对异源蛋白生产的作用尚不清楚。【目的】研究MHF1过表达对重组酿酒酵母蛋白生产的影响。【方法】在分泌表达纤维素酶的重组酿酒酵母菌株中利用基于CRISPR-Cas9的基因组编辑技术整合过表达MHF1,分析其对产酶的影响,并探讨影响产酶的分子机理。【结果】与出发菌株相比,过表达MHF1菌株的外切纤维素酶CBH酶活性提高了38%。对过表达MHF1的CBH生产菌株中蛋白合成和分泌途径相关基因转录水平进行检测,发现与对照菌株相比,CBH1基因和与分泌相关的SEC22、ERV29等基因在不同时间点呈现不同程度显著上调。【结论】MHF1过表达可促进酿酒酵母异源外切纤维素酶的生产,并影响外源酶基因和分泌途径基因的表达,可能通过对多基因的协同表达影响促进产酶。     

PHA刺激对淋巴细胞修复DNA损伤的影响

本文报道PHA刺激对淋巴细胞DNA修复的影响的实验结果。以254nm波长的UV照射细胞(30J/m~2)引起DNA损伤,以[~3H]-TdR掺入实验测定非程序DNA合成,用超微量法测定细胞的NAD~+含量,并以[~(35)S]-蛋氨酸掺入,聚丙烯酰胺凝胶电泳及放射自显影术测定蛋白质生物合成,其结果如下: (1)在被PHA转化的淋巴细胞内非程序DNA合成,随PHA刺激的时间加长而增高;PHA处理淋巴细胞42小时,合成的速率约增加4倍;(2)在转化的淋巴细胞内,非程序DNA合成及程序DNA合成都被N-乙基马来酰亚胺(一种DNA聚合酶α的抑制剂)抑制,表明在DNA修复过程中DNA聚合酶α可代替DNA聚合酶β发挥作用; (3)UV照射后,被PHA刺激的淋巴细胞内NAD~+含量大约减少43.2％,而对照淋巴细胞内NAD~+的含量只减少25％,似乎说明PHA刺激能促进淋巴细胞内的P-ADP-核糖化作用;(4)在受PHA刺激72小时的淋巴细胞内有多种蛋白质合成,这些细胞在UV照射后以含10μg/ml嘌呤霉素的培养基培养,则非程序DNA合成被明显抑制(P<0.01),这提示DNA修复是一需要蛋白质合成的过程。此外,在受UV照射后10-45小时的淋巴细胞内,诱导产生一种分子量大约34000道尔顿的蛋白质。 上述结果表明,当PHA使淋巴细胞从静止状态转化为增殖状态时,有多种酶被诱导。由于这些酶,如DNA聚合酶α及P-ADP-核糖聚合