三十年磨一剑——2006年诺贝尔化学奖得主Roger Kornberg关于真核基因转录机制的研究

2006年的诺贝尔化学奖授予了美国斯坦福大学的科恩伯格(Roger D.Kornberg)教授,以表彰他在真核基因转录的分子机制研究方面做出的卓越贡献。在细胞中,DNA的复制、RNA的转录和蛋白质的翻译是生命活动的核心过程。因此,研究遗传信息如何从DNA到RNA再到蛋白质的传递过程一直是分子     

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.     

转录 反转录

有机体的遗传信息一般都编码在由缠绕成双螺旋的两条长链所组成的脱氧核糖核酸(DNA)分子上,由四个码编成,这四个码是不同的化学单位,叫做碱基。在正常细胞中要合成某种蛋白质,遗传信息是以DNA为模板,根据碱基互补的原则合成与它对应的单链分子核糖核酸(RNA),然后再从RNA链译成特定的蛋白质分子。即由DNA→RNA→蛋白质。由DNA→RNA称为“转录”,由RNA→蛋白质称为“翻译”。反转录是遗传信息以RNA为模板合成DNA,即同上述信息的转移从DNA→RNA这一经典过程相反,因此称“反转录”。例如,在RNA肉瘤病毒进入机体后,通过依赖于病毒RNA的DNA多聚酶,以病毒RNA为模板合成DNA,然后再以DNA     

R环的形成及对基因组稳定性的影响

R-环是由一个RNA:DNA杂交体和一条单链状态的DNA分子共同组成的三链核酸结构。其中, RNA:DNA杂交体的形成起因于基因转录所合成的RNA分子不能与模板分开, 或RNA分子重新与一段双链DNA分子中的一条链杂交。在基因转录过程中, 当转录泡遇到富含G碱基的非模板链区或位于某些与人类疾病有关的三核苷酸卫星DNA时, 转录泡后方累积的负超螺旋可促进R环形成。同时, 新生RNA分子未被及时加工、成熟或未被快速转运到细胞质等因素也会催生R环。研究表明, 细胞拥有多种管理R环的方法, 可以有效地管理R环的形成和处理已经形成的R环, 以尽量避免R环对DNA复制、基因突变和同源重组产生不利影响。文章重点分析了R-环的形成机制及R环对DNA复制、基因突变和同源重组的影响, 并针对R-环诱导的DNA复制在某些三核苷酸重复扩增有关的神经肌肉退行性疾病发生过程中的作用进行了分析和讨论。     

细胞核的功能

真核细胞的显著特点之一是具有膜包裹着的细胞核,其主要功能是将基因的转录和信使核糖核酸指导合成蛋白质这2个过程在空间上分隔开。最初为蛋白质编码的RNA序列可能是被不为蛋白质编码的RNA序列所隔断的,这些非编码区后来成为DNA分子中基因里的内含子。原核细胞为了节省资源,已基本清除了基因中的内含子。而真核细胞则利用内含子,用同一个基因合成多种蛋白质,这就需要细胞核阻止含有内含子的m RNA与合成蛋白质的核糖体接触。     

异域作用因子

基因表达时基因携带的遗传信息从世代相传的遗传物质DNA上通过转录传递到RNA，然后由RNA指导合成蛋白质，从而表现出基因的生物活性。基因的表达受环境因素的影响，并受生物体的控制。真核生物的基因表达在不同水平上受到调控。在细胞核中有转录时的调控，它决定基因是否能被转     

放线菌素与DNA分子结合的三维模型

放线菌素D是从土壤微生物获得的一种抗菌素,它对某些癌症有特殊疗效,但由于毒性较大,限制了它的广泛应用。分子生物学家对它感兴趣的原因是它能和DNA分子的双螺旋结构紧密结合,抑制蛋白质合成过程中从DNA分子上转录mRNA的步骤,并阻止tRNA和核糖体RNA的合成,从而使DNA分子上携带的遗传信息不能在蛋白质合成中体现,因此放线菌素D如何与DNA结合就成为长时间以来探讨的研究课     

RNA的生物合成与加工(一)

所有细胞的RNA都是按照DNA模板的指令,由RNA聚合酶催化合成的。RNA的生物合成(转录)过程的有些地方与DNA复制相似,如底物是核苷三磷酸,合成方向是5′→3′。但,RNA聚合酶不需要引物,也不具备有校正作用的核酸外切酶活力。DNA模板在RNA合成中是全保留的,而在DNA复制中则是半保留的。原核生物的转录原核生物转录的源料主要是从大肠杆菌取得的。大肠杆菌的所有RNA都是由同一种RNA聚合酶催化合成的。这种酶的分子量为460KDa,全酶的亚基组成为α_2ββ′σ,核心酶为α_2ββ′。σ亚基只在转录的启动中起作用,     

逆转录现象的发现及其意义

现代遗传学已经证明,I）NA是生物遗传的主要物质基础。生物体的遗传特征是以遗传密码的形式编码在＊＊A分子上,表现为特定的核音酸排列顺序,并且通过DNA的复制,把遗传信息由亲代传递给予代。在后代的个体发育中,遗传信息由DNA转录给RNA,然后通过mRNA翻译合成特异的蛋白质以执行各种生命功能,从而使后代表现出与亲代相似的遗传性状。这就是本世纪SO年代末所确定的蛋白质合成的“中心法则”。“中心法则”确定后,人们发现并不是所有RNA都是在DNA模板上复制的。许多病毒并没有DNA,只有单链的RNA作为遗传物质。当这些病毒…     

外源DNA在哺乳动物细胞中不依赖于启动子的转录和剪接现象

外源性导入哺乳动物细胞的双链DNA会经历重组、重排及其他复杂的分子生化反应。极少数DNA分子会随机整合到宿主基因组,即发生水平基因转移。然而,目前还不清楚这些外源性DNA分子在不含有特殊启动子的情况下是否能被细胞的转录机器识别并起始转录。在构建环状RNA(circ RNA)表达体系的过程中,发现了外源性DNA分子能经历不依赖启动子的转录,而且转录本会发生符合"GU-AG"法则的RNA剪接进而产生类似于环状RNA的异常剪接分子。进一步研究表明,外源DNA在哺乳动物细胞中不依赖于启动子的转录和剪接现象是保守的。揭示了外源DNA在哺乳动物细胞中的一个新的命运途径,该发现对研究外源性DNA对宿主细胞的影响具有重要意义及应用价值。     

体外翻译系统在分子生物学研究中的应用

体外翻译系统又称无细胞蛋白质合成系统,是分子生物学中一种常规的表达系统,该系统可用于蛋白质快速分析鉴定,基因转录和翻译的调控机理的研究以及分子间的相互作用的研究,如蛋白质和蛋白质的相互作用,蛋白质与DNA的相互作用,蛋白质与RNA的相互作用等。     

长链非编码RNA的生物学功能和研究方法

长链非编码RNA(long-noncoding RNA,lncRNA)是一类长度大于200nt的非编码RNA(noncoding RNA,ncRNA),不具有编码蛋白质的功能,直接以RNA的形式发挥作用,以诱饵分子、信号分子、引导分子和支架分子的方式在转录水平和转录后水平调节蛋白质编码基因的表达,参与细胞分化和个体发育等生命过程。lncRNA存在普遍的转录现象,但与蛋白质编码基因相比表达水平较低。基因组测序结果显示生物体内仅有少量的编码基因,绝大部分基因以非编码的形式存在于动物和植物体内起调控作用。近年来以miRNA和siRNA为代表的ncRNA的研究已经取得了丰硕的成果,而lncRNA的研究才刚刚开始,但是已经有研究表明lncRNA有广泛的生物学功能,如染色体修饰、X染色体沉默、干扰或激活转录和核内运输等。以转录组测序、微阵列和荧光原位杂交为代表的研究方法也在发展完善。     

RNA病毒基因组和转录复制多样性的分子基础

自然界中RNA病毒的种类和数量比DNA病毒多得多,根据基因组类型,RNA病毒可分为多种类型,许多研究者认为,存在于古细菌Myxobacteria中,仅仅有一个逆转录酶基因的反转子（Retron)可能是所有病毒的祖先,进化的模式如下,反转子→反座子→反转录转座子→反转录病毒→副反转录病毒→DNA病毒,RNA病毒转录。／复制在很多特征上与DNA病毒迥然不同,依赖于RNA的RNA聚合酶是RNA病转录／复制的主要催化剂,RNA病毒基因组转录和复制都从3'端poly(A)或类tRNA结构或其他结构起始,内部终止是转录,通读到5'末端终止是复制,RNA病毒的模板有正链病毒（RNA模板,负链病毒RNA模板和全长正负链反基因组RNA模板,RNA模板的选择调控机制非常复杂,目前知之甚少,选择模板,RNA聚合酶与转录因子结合形成复制体是两种主要的调控方法,另外,5'UTR和3'UTR也可以调控RNA病毒的转录。     

后基因组时代的环形RNA研究

<正>经典的分子生物学中心法则认为,遗传信息(基因)通过转录从DNA传递到RNA,再通过翻译从RNA传递到蛋白质;在此过程中,RNA是遗传信息从DNA传递到蛋白质的中间体[1]。然而,从上个世纪70~80年代起的研究发现,遗传信息的传递在RNA水平也存在着广泛而又复杂的调控作用[2-3]。生命起源的RNA世界假说[4]和全转录组RNA表达分析结果[5]都显示基因表达在RNA水平存在着更复杂而又精细的调控作用(RNA complexity),而且这种调控作用具     

mic RNA基因调控原理及应用

1.何谓mic RNA micRNA是英文mRNA Interfering Complementary RNA的缩写。我们知道,基因的转录与DNA复制的一个重要不同之处是:当DNA转录时,只以一条链作为模板来合成mRNA,这条DNA链被称为“有义链”     

地高辛标记的黄鳝F64基因cRNA探针的制备及其应用

以黄鳝F64基因序列为模板设计引物,扩增用于c RNA探针合成的模板,构建F64/p GM-T重组质粒并线性化,利用RNA聚合酶体外转录合成正、反义c RNA探针,并对其进行地高辛标记,利用原位杂交方法检测F64基因在黄鳝性腺发育过程中的表达变化情况。结果显示,正义探针未检测到阳性信号,反义探针检测到该基因在黄鳝性腺发育早期不表达,于V期性腺开始表达。研究结果表明,体外转录法可以有效合成c RNA探针,制备的c RNA探针可以准确检测F64基因的时空表达。     

γ-射线对哺乳动物细胞核DNA转录活性的影响及其机理研究

DNA是辐射损伤的靶分子。但是,就真核细胞说来,DNA分子是以同核内蛋白质(组蛋白、非组蛋白)结合成核蛋白复合物存在于细胞核中。因此,重视辐射对整个真核基因组效应的研究,已成为当前国际放射生物学研究的重要课题。据此,我们观察了辐射对实验大鼠细胞核DNA转录活性的影响,从染色质DNA模板效率和DNA指导的RNA聚合酶催化RNA合     

种子萌发的抑制调控机制

种子萌发是植物生命周期中一个重要的生理过程,激素作用、miRNA抑制、mRNA区域化、表观遗传调控等多个层次的分子抑制参与该过程的调控。赤霉素（解除抑制的激素）合成和失活的调控主要发生在转录水平,而脱落酸（引起抑制的激素）信号转导途径的调控则通过蛋白质抑制物的降解来实现。miRNA在转录后水平使其靶基因的mRNA降解,抑制种子的萌发;通过mRNA的区域化抑制与萌发相关基因的翻译属于另一层次的转录后抑制;小RNA介导的表观遗传机制也可能在种子萌发过程基因表达的协同调控中发挥重要作用。与分子水平的抑制类似,胚乳和种皮产生的机械抑制也很重要。     

在分子基础上展示真核转录过程——2006年诺贝尔化学奖获得者罗杰·科恩伯格

2006年诺贝尔化学奖颁给了在真核转录的分子基础领域做出贡献的化学家——美国科学家罗杰．科恩伯格。该文介绍真核转录过程及罗杰·科恩伯格在此研究领域所做出的研究及贡献。     

真核生物中锌指蛋白的结构与功能

真核生物中的许多蛋白质分子包含锌指结构区,这类蛋白称为锌指蛋白.锌指蛋白因其包含特殊的指状结构,在对DNA、蛋白质和RNA的识别和结合中起重要作用.许多锌指蛋白的锌指结构域包含能与DNA特异结合的区域,并与某些效应结构域（如KRAB、SCAN、BTB/POZ、SNAG、SANT和PLAG等）相连,这类锌指蛋白常作为转录因子起作用,可调控靶基因的转录.一些锌指蛋白包含蛋白质识别结构域（如LIM锌指、MYND锌指、PHD锌指和RING锌指等）,它们能够特异地介导蛋白质之间的相互作用,因此被称作蛋白适配器.此外,某些锌指蛋白还可以结合RNA,起转录后调控作用.本文就锌指蛋白与DNA、RNA以及蛋白质分子间的相互作用作一综述.