DNA多分子缩合理论模型

在多分子缩合的实验研究基础上,本文以Tanford的递次结合模型为基础,建立了DNA多分子缩合的理论模型.此模型描述了缩合粒子的多分子结合特性,并预测缩合粒子的聚合数分布.模型的理论分布与作者用电镜获得的统计实验分布符合一致.同时,由于一组参量可同时拟合两种不同DNA长度的复曲面分布曲线,因而从理论上阐明缩合粒子的尺度独立于DNA的分子量.此外,还以高斯分布对复曲面的聚合数分布进行了模拟与比较.     

DNA测序技术比较

自从1953年,J.D.Watson和F.H.C.Crick发现DNA的双螺旋模型之后,DNA测序技术随着科学的进步得到了迅猛发展.1977年Sanger[1]发明DNA双脱氧末端终止测序技术,Maxam与Gilbert[2]发明利用化学降解法进行测序的技术,2种测序技术被誉为DNA测序技术的始祖.随后,在第1代DNA测序技术的基础上,相继出现了第2代测序技术、基因芯片技术以及第3代测序技术.总结并展望了每一代测序技术及基因芯片技术的诞生、原理及应用前景,为利用测序技术研究基因表达提供理论基础和实验依据.     

同源域的结构与功能

在过去的十年中,有关同源框（Homeobox)基因的研究进展异常迅速。同源框基因是控制动物胚胎发育的一类主控制基因。它们都含有一个由180个核苷酸组成的同源框序列;该序列编码的酸区域被称为同源域（Homeodomain)。同源框与同源域在所有后生动物中都高度保守。由于同源域涉及蛋白对DNA中特定核苷酸序列的识别与结合,对其结构与功能的研究有着重要的理论意义。本文综述了有关一些最新进展,包括同源域的三维结构、对DNA的识别模型、与DNA结合的特异性、其功能特异性、Antp同源域的跨膜转动及其在神经元分化中的作用等。（一）经过高分辨率的核磁共振技术和晶体X－射线衍射发现：它的结构包括螺旋I、螺旋I与II之间的连接环、螺旋II、转折区、螺旋Ⅲ、螺旋IV和呈无规则卷曲状态的两个末端;其中、螺旋I与Ⅱ之间,以6个氨基酸相连呈反向平等状态,螺纹旋Ⅲ、IV则与前两个螺旋垂直排列,而螺旋II与III则又紧密连接成一个螺旋－转折－螺旋的结构。另外,同源域的三维结构是同由一个疏水内核聚拢起来的。（二）经过核磁共振研究,建立了Antp同源域单体与14个碱基对DNA双螺旋之间结合的模型。该模型显示：Antp的识别螺旋（螺旋III与IV）在DNA双螺旋的大沟与DNA中ATTA序列的5′端结合,其N端的“臂”在双螺旋的小沟与ATTA序列的3′端结合,位于螺旋I与II之间的氨基酸环则在大沟另一侧与DNA的双螺旋骨架部分互相作用。（三）与同源域多肽相结合的DNA序列中大都含有一个四苷酸序列ATTA（在互补链上为TAAT）的核心结构花式序列,该序列能被不同的同源域蛋白有选择地结合,在该序列之前还有一个二核苷酸序列,可被不同的基酸残然识别。同源域这种结构特性决定了其功能特异性。这可能是以两种匠有机结合来决定的：一方面,不同的同源域蛋白在不同的辅助因子协助下共同完成对DNA的特异识别,另一方面,不同的同源域蛋白识别位点可以直接发挥作用。（四）值得注意的是,Antp同源域还能穿过神经元的细胞膜,进入到细胞核中,该过程不依赖于能量并且加速了神经元的形态分化。其机制还是一个迷。在LIM类和Hox类同源域中也观察到类似现象;很有可能,同源域在控制细胞分化的过程中起着关键作用。     

中心法则导论(二)

一.从DNA双螺旋模型到中心法则 1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋互补结构模型,DNA热潮席卷了整个生物学界,因为这个模型暗示了DNA自我复制的机制,并使我们能首次从原子水平上提出遗传物质自我复制的详细假说。但是Watson和Crick清楚地知道仅仅具有复制能力并不一定就是遗传物质,他们说:“一种遗传物质必须以某种方式行使两种功能,即自我复制和对细胞高度特异性影响,我们的DNA模型为第一个过程提出了一     

甲基绿(Methyl green)及焦宁(Pyronin)与DNA的结合作用

(1)小牛胸腺DNA溶液在100℃保温不同时间以后,测定了粘度的变化,同时观察并比较甲基绿与焦宁对于受热变性前后的DNA的结合能力的差异。(2)根据高分子物质与低分子物质结合作用的一般规律,测定了甲基绿对于天然态DNA及数种热变性DNA的结合数据。(3)论证了甲基绿对DNA的结合能力主要是与DNA分子的双螺旋空间构型的完整性有关。(4)对甲基绿与DNA结合的机制作了初步的讨论。(5)从甲基绿与焦宁对DNA的双重结合作用所得结果表明:两种染料能以不同程度同时与DNA结合,但在此两者之间存在着一定程度的竞争作用,以甲基绿占明显的优势。从所得结果以及两种染料的分子结构的差异可猜测,此两种染料对于DNA分子的空间构型的要求程度不同。     

三链形成寡聚核苷酸的反基因作用机理

1957年Felsenfeld等发现一条Poly A链能跟两条Poly U链形成三螺旋,这是三链形成寡聚核苷酸(triple-forming oligonucleotide,TFO)研究的开始[1].随着DNA合成技术的进展,人们能合成各种序列的寡聚核苷酸.1987年Le Doan等[2]发现聚嘌呤或聚嘧啶寡聚核苷酸能序列特异的结合于同聚嘌呤/同聚嘧啶DNA双链的大沟内,识别的机制包括形成Hoogsteen和反Hoogsteen氢键.现在常用的包括含(G、A),含(G、T)或含(C、T)的3种TFO以及它们的类似物.人们根据TFO能序列特异的识别双螺旋DNA,从而可能影响基因的转录而发展出反基因战略.     

一种经济快速提取丝状真菌基因组DNA的方法

以螺旋木霉(Trichoderma SpiraleXX)、小克银汉霉(Cunninghamella phaeospora MK)和卵形孢球托霉(Gongronella butleri XT)3种丝状真菌为材料,采用改进的CTAB法提取基因组DNA.方法改进后无需液氮、聚乙烯砒咯烷酮(PVP)和NaAc等试剂,过程简洁,且所需菌体量少,提取的DNA纯度较好,适用于一次微量提取多个样品的基因组DNA.此方法得到的基因组DNA可用于PCR扩增.     

loop序列对双分子三螺旋DNA稳定性的影响

运用分子力学方法研究了 2 0个双分子三螺旋DNA ,其嘧啶链序列是 5′- dTTCTTTTC- L1TTTL5 -CTTTTCTT -3′,划线的 5个核苷酸组成loop环 ,L1和L5可以是任意的核苷酸 ;嘌呤链的序列是 5′- GAAAAGAA 3′和 5′- AAGAAAAG -3′ ;2条链方向相反 .对 2 0个不同loop序列双分子三螺旋DNA稳定性的研究结果表明 ,5′- loop三螺旋比相应的 3′- loop三螺旋更稳定 ,嘌呤比嘧啶与相邻碱基的堆积作用大 .2 0个三螺旋DNA的相对稳定性主要是由loop环上L1和L5碱基组成不同决定的     

DNA液晶膜的结构与压电性研究

本文报导了在正交偏振片下观察DNA液晶膜的偏光显微图像,以及用小角激光光散射技术测定该膜的光散射,结果表明;液晶膜内聚核苷酸分子聚集形成棒状分子簇,其最大极化率方向倾斜于棒轴.在这种极化状态下,可测量到DNA膜对单轴机械应力的电压响应,压缩时,具有正的电信号,伸长时,具有负的电信号.     

香蕉束顶病毒NS株DNA组分5的克隆和序列分析

本文利用PCR技术扩增得到香蕉束顶病毒(BBTV)NS株DNA组分5的全基因,该基因全长为1014nt,具有一个开放阅读框,编码146个氨基酸,蛋白质二级结构包括6个α-螺旋,7个β-折叠.NS株系与南太平洋组澳大利亚、夏威夷、埃及分离物DNA组分5核苷酸和编码的氨基酸序列相比较,核苷酸序列同源率介于88%～89%之间,氨基酸序列同源率介于80%～88%之间.NS株系与其它分离物在编码成视网膜细胞瘤蛋白(Retinoblastoma protein,Rb)的基元序列"LXCDE"附近的二级结构上表现明显的差异,推测这种差异可能影响与植物中Rb蛋白的结合效率.     

原子力显微镜拉伸吸附在金膜表面的短单链DNA分子

对单根DNA分子的操纵和拉伸可以直接研究DNA的弹性等力学性质. 首先通过将金沉积到云母表面制备了表面粗糙度小于0.3 nm的金膜,然后一段硫代的单链DNA (100 bases) 吸附到金膜表面. 利用原子力显微镜观察不同浓度的DNA吸附在金膜上的表面形貌. 进一步用原子力显微镜的力曲线模式拉伸DNA分子,在50％的情况下DNA可以被针尖拉伸,观察到了由于针尖和DNA分子间作用力的不同导致的多种不同力曲线.     

盐效应对DNA大分子构象的影响

用CD光谱监测了Micrococcus luteus DNA在不同MgCl_2浓度下[θ]值的变化,发现随着MgCl_2浓度的增加,在275nm处其[θ]值减少;而在220—250nm处,其负[θ]值加大.这个结果表明DNA大分子在空间上趋于缩拢.在同样条件下也用紫外光谱进行了监测,发现随着MgCl_2浓度的增加,在260nm处有明显的减色效应出现,这便又进一步印证了上述结果.而又用Batch-2107微量热计进行了热力学上的研究,结果表明在上述条件下,随着DNA大分子在空间上缩拢程度的加大,则伴有较高的释热值.这便从热力学的角度进一步佐证了这样的结果:随着MgCl_2浓度的增加,使溶液中的DNA大分子在空间上产生明显的缩拢现象.同时,所有上述测定结果都一致表明:这种DNA大分子构象变化过程是时间依赖的,约持续10分钟.     

跨损伤合成的DNA聚合酶——一类新的DNA聚合酶

细胞虽然拥有多种修复途径,但有些DNA损伤仍不可避免地会逃避修复而在基因组上保留下来,细胞跨损伤DNA合成的分子机制一直是DNA修复中主要的未解决问题之一.最近通过对一类结构相关性UmuC/DinB蛋白质超家族成员的研究发现它们具有DNA聚合酶功能.这类新发现的DNA聚合酶不同于经典的复制性DNA聚合酶,它们能以易误/突变(error-prone/mutagenic)或无误(error-free)方式进行跨损伤(translesion)DNA合成,并且从细菌到人在进化上功能保守.     

超慢生大豆根瘤菌DNA G+C含量和DNA同源性测定

用热变性温度法和液相复性速率法分别测定了超慢生大豆根瘤菌(ESG,extra-slow-growing soybean rhizobia)DNA G+C mol%及与其它根瘤菌间的DNA同源性.结果表明,ESG的DNA G+C mol含量在59.2—63.5%之间,且不同地区不同血清型的ESG代表菌株DNA同源率在70%以上,说明它们是遗传型一致的类群.ESG与在大豆上结瘤的快生大豆根瘤菌(Rhizobium fredii USDA205)同源率为14.8%,与慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobiumjaponicum)三个DNA同源组的同源率分别为20.5%,30.0%,19.4%.测定结果还表明,ESG与其它根瘤菌遗传学的亲缘关系也很远.     

超慢生大豆根瘤菌DNA G+C含量和DNA同源性测定

用热变性温度法和液相复性速率法分别测定了超慢生大豆根瘤菌(ESG,extra-slow-growing soybean rhizobia)DNA G+C mol%及与其它根瘤菌间的DNA同源性.结果表明,ESG的DNA G+C mol含量在59.2—63.5%之间,且不同地区不同血清型的ESG代表菌株DNA同源率在70%以上,说明它们是遗传型一致的类群.ESG与在大豆上结瘤的快生大豆根瘤菌(Rhizobium fredii USDA205)同源率为14.8%,与慢生大豆根瘤菌(Bradyrhizobiumjaponicum)三个DNA同源组的同源率分别为20.5%,30.0%,19.4%.测定结果还表明,ESG与其它根瘤菌遗传学的亲缘关系也很远.     

新型胞质DNA感受通路：cGAS-STING的研究进展

细胞胞质中存在的游离DNA一直被宿主的固有免疫系统当做潜在的危险信号,但免疫系统识别和清除这些危险信号的机制还不明确.近几年有研究发现,DNA感受器(DNA sensor)是宿主感受DNA和免疫防御的桥梁,目前已经有超过10种DNA感受器被发现,而干扰素刺激基因(stimulator of interferon genes,STING,也称为TMEM173、MPYS、MITA和ERIS)作为一种DNA感受通路下游关键的接头分子,在感受胞质DNA和免疫防御方面起着重要的信号传递作用,胞质中的DNA可通过DNA感受器激活STING,再激活Ⅰ型干扰素和其他细胞因子,进而启动机体的免疫反应.近些年,胞质中游离DNA如何激活STING,进而如何在体内启动免疫反应以产生抗病毒或抗菌作用的机制研究取得了显著进展.最近,在哺乳动物细胞中发现了一种新型的核酸转移酶cGAS(cyclic GMP-AMPsynthase),它能识别DNA并能产生一种内源性的环化二核苷酸cGAMP(cyclic GMP-AMP)激活STING.本文将最近关于cGAS的发现、胞质DNA通过cGAS激活STING及STING活化后激活机体免疫反应的机制进行了综述.     

反相高效液相色谱法测定色盐杆菌新种ST307的DNA G+C mol%含量

目的:使用反相高效液相色谱法测定色盐杆菌新种ST307的DNA G+C mol%含量.方法:以Escherichia coli DH5α为标准菌株,采用90%重蒸水10%甲醇为流动相,检测波长260nm,流速1ml·min-1,在Venusil MP C18柱上对四种碱基进行分离.结果:DNA碱基分离效果好,以外标法计算得到标准菌株DH5α的DNA G+C mol%含量为50.3%,待测菌株ST307的DNA G+C mol%含量为60.5%.结论:采用反向高效液相色谱法测定色盐杆菌的DNA G+C mol%含量准确可靠.     

精确测定PCR产物大小的PCR分子量标记物

United States Biochemical(USB)Corporation 生产了 PCR 分子量标记物,其由一组在琼脂糖或聚丙烯酰胺凝胶上范围在50～1000bp 的8条特殊带组成,由此得到 log_(10)(bp)与迁移距离间的线性曲线。与采用限制性消化φX174DNA 制备的标记物相比,上述方法能更精确地估测 PCR 产物的大小。标     

刺激响应型DNA水凝胶的性质及其应用 *

DNA水凝胶作为一种生物合成分子,既具有DNA分子的特异性,生物可降解性和分子识别等特性,又具有水凝胶的高亲水性等特征.刺激响应型DNA水凝胶主要是在环境因素的刺激下,利用常规DNA序列经Watson-Crick碱基互补配对形成的DNA分支结构或多种功能核酸的特殊DNA序列形成的i-motif结构;T-A·T三螺旋结构,C-G·C ⁺三螺旋结构及G-四链体结构等对环境的响应行为使水凝胶形成及应用.近年来,刺激响应型DNA水凝胶因其在温度,pH,光,金属离子,生物分子等单刺激因素,以及光热,金属离子,有机物,温度与pH等多刺激因素下的独特应答性质,在生物传感,生物成像,药物递送,生物材料等方面得到了广泛的应用.综述了刺激响应型DNA水凝胶的形成方法,分类及其核酸来源,形成后的表征手段以及在环境刺激下的响应行为与应用,概括了目前刺激响应型DNA水凝胶的研究热点,并就其未来发展趋势做出了预测.     

重组 E.coli 解旋酶Ⅱ（UvrD）的DNA结合及解螺旋功能分析

E.coli 解旋酶Ⅱ（UvrD）是一种在甲基定向错配修复（methyl-directed mismatch repair, MMR）和核苷酸切除修复（nucleotide excision repair,NER）中起重要作用的3′→5′解旋酶.本研究对大肠杆菌的UvrD进行了重组表达和纯化,并检测其ATP酶比活性（87　U/mg）. 利用表面等离子共振（surface plasmon resonance, SPR）方法实时检测了UvrD与同源双链DNA分子（homoduplex DNA）和异源双链DNA分子（heteroduplex DNA）结合的动态过程以及镁离子对此过程的影响.结果显示,UvrD与DNA的平衡解离常数在10 ^－7mol/L 水平. DNA分子中错配碱基的存在,在一定程度上影响了二者的结合,而镁离子不是两者结合的必要因素.本研究还利用原子力显微镜（atomic force microscopy,AFM）方法在单分子水平上观察到UvrD将双链DNA解链形成单链DNA的中间体.此研究得到的UvrD与DNA结合的动力学信息数据以及解螺旋中间体的单分子可视化,为进一步深入研究UvrD在修复过程中的作用机制奠定了基础.