DNA自由能与DNA空间几何构型关系研究

对DNA空间几何结构的研究,通常是把DNA螺旋轴当作空间扭转曲线,使用弹性杆模型进行研究.本文以描述DNA构型转换的Landau(朗道)模型和微分几何方法为基础,研究了DNA自由能与DNA空间几何构型关系.首先我们介绍了描述DNA的Landau模型.然后将DNA的螺旋轴当做空间扭转曲线,建立Frenet标架,得到了空间处曲线的曲率.而实际上DNA螺旋轴是处在DNA的扭转曲面上的,它是存在于曲面上的曲线.考虑到曲面的特性,我们重新定义了曲线上三维正交标架,并把螺旋线当做当做曲面上的曲线进行研究:首先建立空间曲面上扭转曲线的Frenet标架,参考空间曲线的Frenet公式得到空间曲面上所满足的方程组.其次,由此方程组经过相关欧拉角的运算,得到了DNA双螺旋扭转曲面上螺旋轴的曲率和挽率.最后,联系朗道模型得到以DNA双螺旋扭转曲面上的螺旋轴的曲率和挠率来表示的DNA自由能的简洁表达.通过得到的DNA自由能与DNA其空间几何结构的关系式我们可以直观的了解到DNA的自由能是由DNA双螺旋扭转曲面上螺旋轴的曲率和挠率所决定的:当DNA链的扭转曲面上的曲率和挠率确定时,DNA的自由能就能被完全的确定下来;同样,如果通过能量的改变,也可以确定DNA空间几何结构不同构象.为以后的DNA自由能以及结构的研究做出了参考性的意见.     

WRN结构及其生物学功能研究进展

Werner综合征蛋白(Werner syndrome protein,WRN)是一种既可以和DNA结合又可以和其他蛋白质结合的具有多种酶活性的多功能DNA解螺旋酶。该酶在防止早衰与肿瘤,维持基因组完整与稳定的过程中发挥着重要的作用。文章综述了DNA解螺旋酶WRN的结构特征及其在DNA复制、DNA重组、DNA损伤修复、基因转录、维持端粒稳定、维持异染色质稳定过程中的生物学功能,并且展望了DNA解螺旋酶WRN在结构与生物学功能研究方面未来有待深入解决的问题。     

B-DNA的深沟是蛋白质“识别螺旋”的最佳结合部位

<正> 蛋白质识别有特定序列结构的DNA片段,是基因表达调控机构中最根本的分子事件,也是细胞内一些重要的酶对DNA特定部件进行催化加工的专一性的基础。早年的模型研究曾一般地假发,蛋白质的α—螺旋可以嵌入DNA的深沟内,平行或反平行的两条β—链可以结合到浅沟区。随后,生物化学实险证明,许多序列专一性DNA—结合蛋白的结合区是在DNA的深沟而不是浅沟。最近,第一批这一类蛋白质以及它们与DNA复合物的三维结构已由X射线晶体学方法获得测定。结果表明,蛋白质利用所谓“识别螺旋”结合到B-DNA     

同一课题组两篇Nature文章解释组蛋白修饰调节转录的新机制

DNA的转录有赖于两大对立力量的较量,一种为激活因子,通过乙酰化修饰组蛋白,它们可以松散DNA的螺旋结构,有利于RNA聚合酶的结合;另一种是抑制因子,它们可以修饰组蛋白,主要是组蛋白的甲基化修饰,从而招募去乙酰化酶,去掉激活类修饰,进而增加染色质的屏障作用。这种平衡一旦被打破就会导致     

生肌螺旋-环-螺旋蛋白

HLH 蛋白是近几年来发现的一类 DNA 结合蛋白,其分子中含有一螺旋-环-螺旋(HLH)结构.至今,其家族成员已超过20个,它们参与转录调节、细胞癌变以及细胞分化等过程.骨骼肌发育成熟的各个阶段均受到特异生肌转录调节蛋白因子的控制.这些因子包括 Myo D1,myogenin 以及 Myf-5等,它们均系 HLH 家族成员,在生肌过程中起非常重要作用.     

分子生物学的今天和明天

1983年9月19—21日在美国纽约召开了一次会议,讨论了三十年来DNA研究进展,内容包括以下几个方面:(1)DNA基因与复制。三十年前DNA的螺旋结构还不完全肯定,今天则左螺旋与右螺旋的DNA结构全清楚了。(2)基因表达。基因的结构与表     

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。     

植物Trihelix转录因子家族研究进展

Trihelix转录因子家族是一类最近才被引发关注的基因家族, 其因在DNA结合结构域含有3个串联的螺旋结构(螺旋-环-螺旋-环-螺旋)而得名, 该结构域能特异地与DNA序列上的光应答元件GT元件结合, 所以该家族也被称为GT因子家族。在研究早期, 人们对该基因家族的认识只局限于它们对光依赖型靶基因的调控, 而最近10年的研究表明, 该家族基因在植物的花、气孔、表皮毛、胚胎和种子的发育等不同生长发育过程中, 以及在病害、盐胁迫、干旱胁迫和冷胁迫等生物胁迫和非生物胁迫应答过程中都扮演重要角色。文章主要从Trihelix转录因子家族的结构特点、分类以及最新的功能研究进展进行详细综述。     

转录激活蛋白的分子结构研究进展

在转录激活蛋白分子中,DNA结合区和转录激活区分别位于两个结构域中。DNA结合区有三种基本结构,即螺旋-转折-螺旋结构、锌指结构和亮氨酸拉链结构。DNA结合区的结构特征决定着DNA-蛋白质相互作用的特异性。转录激活区为带负电的亲水性α-螺旋结构,激活作用的强弱取决于激活区的负电性和空间结构。     

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.     

K．J．Kwon-Chung教授受聘为我刊顾问

应《中国真菌学杂志》主编温海教授的邀请,国际著名医学真菌学研究专家、隐球菌与隐球菌病研究领域的先驱和权威、美国国立卫生研究院（NIH）分子微生物学实验室主任K．J．Kwon-Chung教授于2006年6月2日来到上海,在上海长征医院就隐球菌病的基础和临床研究进行了专题学术交流。K．J．Kwon-Chung教授是国际知名的隐球菌研究专家,在Science,PNAS上均有多篇论文发表,发表SCI论文近200篇。     

纳米世界的螺旋结构

上世纪50年代,DNA双螺旋结构的发现开创了分子生物学的新时代。如今,美国佐治亚理工学院华人科学家王中林与同事,在纳米的世界里制作出无机晶体材料的螺旋结构。这是人类创造出的又一种崭新的无机功能材料类的"DNA"结构。这种完美纳米螺旋晶体具有刚性结构,由两种具有不同取向的氧化锌纳     

鸡胚发育中染色体长度的变化及螺旋结构

对孵育3-72小时家鸡胚胎染色体长度及螺旋结构进行了比较研究,同时还考察了染色体DNA含量的变化。结果表明：(1)家鸡染色体的最高一级结构是螺旋结构。(2）随胚胎发育的进展,染色体绝对长度逐渐缩短。(3）伴随染色体的缩短,其螺旋数目亦相应地减少,而螺旋直径却有一定程度增加。(4）每个中期板的染色体DNA含量并不随发育进展而变化。本文还讨论了发育中染色体缩短与螺旋结构间的相互关系。     

B-DNA动力学中的一类方程组

一、引言脱氧核糖核酸(DNA)分子链是生物遗传信息主要的载体,从细菌到高等的哺乳动物,它们的性状特征都编码在DNA的碱基序列中。根据著名的Watson-Crick模型,DNA是由碱基、戊糖和磷酸构成的双螺旋。对于B-DNA,碱基对平面与螺旋轴垂直。 DNA动力学,主要研究碱基的运动规律。碱基有许多运动自由度,但最重要的运动之一是碱基在垂直于螺旋轴平面的转动。通过DNA的氢——氘交换实验,已经证实这种     

绒泡菌目黏菌的ITS1-5.8S-ITS2二级结构的比较分析

为探讨核糖体DNA转录间隔区(r DNA ITS)的RNA二级结构在黏菌系统发育研究中的作用,以黏菌ITS通用引物PHYS4和PHYS5对绒泡菌目5属8种黏菌的r DNA ITS进行扩增和测序,利用RNA structure构建了ITS区的RNA二级结构模型。结果表明:ITS1在绒泡菌目黏菌中不能形成一个紧实的结构,但大部分物种都具有一段稳定的螺旋结构,可能对r RNA的成熟具有作用;5.8S r RNA的二级结构相似,由4个螺旋组成,主要为两种类型;基于5.8S r RNA和28S r RNA相互作用构建的ITS2的二级结构模型显示,它由一个封闭的多分支环和至少4个主要的螺旋组成,其中螺旋IV结构相对比较保守。由于ITS区的二级结构相比核苷酸序列更加保守,因此深入地分析其二级结构有助于认识其结构与进化的关系。     

组蛋白H2B单泛素化参与DNA损伤修复的调控机制

作为一种重要的组蛋白修饰形式,H2B的单泛素化(uH2B)广泛地参与DNA复制、基因的表达与转录、DNA损伤修复及异染色质维持等生物学事件.在裂殖酵母中,H2B的单泛素化发生在其羧基端的119位赖氨酸(K119),并依赖于Rhp6/Bre1泛素连接酶复合体.研究表明,uH2B通过破坏H2A/H2B二聚体的结构促进mRNA在转录过程中的延伸,同时促进H3K4的三甲基化激活基因的表达及参与DNA损伤修复.本研究发现,Rhp6能够对核糖核苷酸还原酶抑制基因(Spd1)位点进行活跃的染色质修饰,促进H2B的单泛素化并抑制基因表达,从而促进dNTP的合成并调控DNA复制及损伤修复.重要的是,本研究发现,该过程不依赖于H3K4而决定于H3K9的三甲基化.同时uH2B直接在DNA双链断裂位点富集,通过改变染色质的结构参与DNA损伤修复,该过程中可能存在其他更为复杂的分子机制.     

疫苗

构建了一种基因工程系统,以用来克隆大肠杆菌K88ac和K88ad鞭毛素基因中编码一种肤的DNA序列并使它们表达为重组鞭毛.通过在质粒pBR322内再克隆鞭毛素基因和用一连接片段代     

螺旋-环区-螺旋蛋白质—DNA 结合蛋白的新类型

最近发现了一种特殊的蛋白质结构域,它广泛地存在于动、植物体的 DNA 结合蛋白(DBP)中.此结构称为螺旋-环区-螺旋(helix-loop-helix,HLH)结构.c-myc 基因和 MyoD 基因的蛋白质产物有此结构.在增强子结合蛋白(EBP)中也发现了 HLH 结构,如 E2A 基因的产物——E12/E47.已报道的20多种 HLH蛋白质几乎全与转录的调节和肿瘤的发生有关.     

苦荞α-螺旋发夹抗菌肽的分子改造抑制植物真菌活性

本研究对来源于苦荞的α-螺旋发夹抗菌肽FtAMP抗真菌机制与结构之间的关系进行了研究。首先人工合成了FtAMP分子中N-端和C-端的α-螺旋(FtAMP-N和FtAMP-C）,探究两个α-螺旋究竟是哪个螺旋在起抗菌作用。然后以FtAMP为模板,α-螺旋区电荷和两亲性特征为变化要素,利用螺旋轮投影和特定氨基酸残基替换的方法,对其进行初步分子改造,并通过对多肽结构和活性比较,探讨FtAMP结构-功能的关系。研究表明,FtAMP-N和FtAMP-C都显示出良好的抗菌活性。根据螺旋轮投影方法分析螺旋的两亲性特征,并以FtAMP氨基酸序列为模板,分别表达4个FtAMP突变体(FtAMP-E12A、FtAMP-E12A/E9K、FtAMP-E12A/E9A和FtAMP-E12A/E9K/T24E）。圆二色光谱分析显示,4个多肽都可正确折叠成α-螺旋结构,在208 nm和222 nm处有典型的双负峰,表明氨基酸的改变及其表达过程中并未改变多肽的二级结构。抗真菌活性分析显示,与FtAMP相比,4种突变体对植物真菌的抑制作用均有一定增强。特别是FtAMP-E12A/E9K突变体,其抗真菌作用增强约1倍,同时诱导溶血活性并不显著,选择特异性提高近2倍。该研究也进一步表明,α-螺旋发夹抗菌肽发挥抗真菌效应主要与其螺旋结构有关,而与其抑制剂的活性位点没有关系,为该类抗菌肽结构和功能的关系提供了一定的参考。     

中国蜜环菌生物种新记录

在华中、西北和西南地区,发现了6个新的中国蜜环菌生物种CBS J、CBS K、CBS L、CBS M、CBS N和CBS O,研究证明都是异宗配合种类。CBS J与CBS A、CBS K与CBS G 以及CBS L与CBS H之间存在较低的互交可育现象。CBS K与Armillaria mellea互交可育, CBS M与A.borealis互交可育,且首次在欧洲以外地区被发现,其余4种为亚洲特有种。