酿酒酵母DNA复制的精确时空控制

DNA复制是最基本的生命活动之一。DNA复制本身的错误及其过程控制的异常是细胞内基因组不稳定的主要来源,会导致细胞生长异常、衰老、癌变乃至死亡。为了保证基因组DNA能够精确且完整的复制,DNA复制受到严格的调控。在G1期,DNA复制解旋酶的核心组分Mcm2-7复合体被招募到复制起点,获得复制许可资格。进入S期后,在两个周期性蛋白激酶及多个支架蛋白的作用下,复制解旋酶的激活因子Cdc45和GINS复合体被招募至Mcm2-7,形成解旋酶全酶Cdc45-Mcm2-7-GINS (CMG)复合体。随后,众多复制相关蛋白在精准的时空控制下被招募至CMG平台并组装成复制机器,起始DNA双向复制。当相向而行的两个复制叉相遇,复制机器会从DNA链上解离下来,从而完成DNA复制。关于DNA复制过程的研究在近十年来取得了跨越式的突破。本文以酿酒酵母为例,围绕所有真核生物中都高度保守的DNA复制控制开关——CMG解旋酶,对真核生物DNA复制的最新进展进行综述。     

DEAD-box解旋酶在植物非生物胁迫响应中的功能研究进展

解旋酶广泛存在于从病毒到人类几乎所有已知的原核和真核生物体中,它们能利用NTP水解获得能量促进双链DNA/RNA解链。DEAD-box解旋酶是最大的解旋酶家族,在DNA复制、修复、重组、转录、核糖体发生和翻译起始等几乎所有涉及DNA/RNA代谢的细胞过程中均发挥重要作用。近年研究表明,DEAD-box解旋酶除具有持家基因功能外,还广泛参与植物生长发育及胁迫响应过程。目前,由解旋酶介导的胁迫应答具体机制依然不清晰。现重点介绍近年来高等植物DEAD-box解旋酶在非生物胁迫响应中的功能研究进展,同时探讨解旋酶参与胁迫应答的可能机制。     

真核生物DNA复制起始调控

复制起始调控是真核生物复制调控机制的重要环节,也是细胞生长调控的核心问题．对SV40病毒和酵母体系的研究为阐明真核生物的复制起始机制及其与细胞周期的关系提供了线索．目前,与DNA复制起始有关的多种蛋白质因子（如核蛋白P₁,DNA单链结合蛋白,DNA聚合酶α,增殖细胞核抗原等）的作用机理逐渐明朗,周期依赖的调控特点得到了证实文章着重介绍了DNA复制起始在细胞周期中的两个调控点及各种周期蛋白在该点的作用,文中还涉及复制起始异常与肿瘤发生的关系.     

Nature发文揭示真核生物DNA复制解旋酶高分辨三维结构

<正>2015年7月29日,清华大学高宁研究组和香港科技大学戴碧瓘研究组共同在Nature以长文形式在线发表研究论文,首次报道真核生物DNA复制起始与延伸过程中DNA解旋酶核心组分MCM2-7复合物的3.8埃高分辨率冷冻电镜结构,并以此为基础对DNA复制起始时MCM2-7复合物的作用机理进行了分析。     

原核细胞复制和表达调控

原核基因调控研究曾是分子生物学的先导,现在仍是分子生物学的一个十分活跃和重要的研究领域。原核基因的调控主要发生在复制、转录和翻译三个水平。这三个过程的主要调控点都在起始阶段。 1 DNA复制调控 DNA复制调控研究起始于复制蛋白质的研究。通过遗传和生化研究鉴别了参与大肠杆菌染色体复制的蛋白质并阐明其功能,包括起始蛋白质,复制蛋白质和专一性蛋白质。起始蛋白质参与转录活化,复制起始点的识别并形成复制体起始复制,包括     

真核细胞DNA聚合酶δ的结构与功能

DNA聚合酶δ(Polδ)在真核细胞的DNA复制过程中具有核心酶的作用,同时还参与DNA的修复。Polδ是一种由多个亚基组成的复合体,目前已从哺乳动物、裂殖酵母和芽殖酵母等多种真核生物细胞中分离出,并对它们的亚基组成进行了分析,但还未得到确切一致的结果。Polδ在DNA复制中的具体作用已基本了解,它参与催化整个前导链的复制以及一些或大部分滞后链的复制。此外,Polδ还参与DNA的修复,此酶的这一功能可减少DNA的变异,但目前对其作用机理还知之较少。在Polδ活性调控方面,主要研究了一些相关蛋白因子对Polδ活性的调控作用以及转录因子对催化亚基表达的调控作用。     

细胞周期中DNA复制的控制

细胞周期中ＤＮＡ复制的控制陆长德（中国科学院上海生物化学研究所２０００３１）真核细胞ＤＮＡ复制发生在细胞周期的Ｓ期,细胞ＤＮＡ复制的控制从狭义上看发生在ＤＮＡ复制的起始上;从广义上看,也发生在参与ＤＮＡ复制的酶和蛋白质因子的基因表达调控上。关于这些调控机制虽然远还没搞清,但也取得了一些进展,与近来细胞生物学,以及肿瘤研究的一些进展结合起来,可以说已初露端倪。进一步研究真核细胞ＤＮＡ复制的控制进一步研究真核细胞DNA复制的控制无疑对于搞清细胞周期在G1\S 期的控制机制具有重要意义。 要意义。     

孪蛋白与真核生物DNA复制起始

真核生物DNA复制起始受多种协同机制的严格调控,以保证DNA复制起始在每个细胞周期内仅发生一次。其中,孪蛋白(Geminin)介导的一系列对DNA复制起始抑制的机制为高等真核生物所特有,对真核生物遗传物质忠实、稳定的传递至关重要。该文以孪蛋白与真核生物DNA复制起始的关系为核心,简要介绍了真核生物DNA复制起始的过程以及孪蛋白的结构、时空调控,详细论述了目前发现的孪蛋白参与真核生物DNA复制起始调控的途径及其机制,对前人的研究成果进行了总结,并提出了一些关于未来孪蛋白研究方向的思考。     

用细小病毒作为探针研究细胞对DNA损伤的反应

一、绪言 在原核和真核细胞中,病毒探针广泛用于研究宿主细胞功能。我们对细胞DNA复制、表达和调控的了解,常始于对噬菌体和病毒的研究。病毒是分析细胞对DNA损伤反应的极好工具。真核细胞中细胞核DNA包含许多复制子,它们的启动是相互独立的,这给研究复制     

RECQL5基因的结构及其生物学功能的研究进展

RECQL5(Rec Q protein-like 5)是Rec Q DNA解旋酶家族的一个成员,同属于DEXH-box DNA/RNA解旋酶家族。Rec Q家族中的三成员(WRN、BLM、RECQL4)基因突变与人类一些遗传疾病相关,而RECQL5基因至今未发现与人类疾病相关。近年来研究发现,RECQL5对维持DNA的稳定以及在DNA的复制、修复、重组和转录等过程中发挥着非常重要的作用。该文主要对RECQL5基因的结构及其在DNA复制、修复和转录等方面的作用进行综述。     

真核细胞染色体DNA复制起始及复制叉稳定性维持的机制

在真核生物中,DNA复制在染色体上特定的多位点起始．当细胞处在晚M及G1期,多个复制起始蛋白依次结合到DNA复制源,组装形成复制前复合体．pre．RC在Gl-S的转折期得到激活,随后,多个直接参与DNA复制又形成的蛋白结合到DNA复制源,启动DNA的复制,形成两个双向的DNA复制又．在染色体上,移动的DNA复制又经常会碰到复制障碍（二级DNA结构、一些蛋白的结合位点、损伤的碱基等）而暂停下来,此时,需要细胞周期检验点的调控来稳定复制叉,否则,会导致复制又垮塌及基因组不稳定．本文就真核细胞染色体DNA复制起始的机制,以及复制又稳定性的维持机制进行简要综述．     

原核增强子样序列研究进展

增强子是真核细胞中增强启动子功能的顺式作用元件。随着人们对原核生物基因表达调控的深入研究,人们发现在原核生物的调控系统和某些病毒基因组DNA片段中也具有增强子样功能。这些研究对揭示原核系统的基因表达调控和增强外源基因在原核系统中的表达水平具有重要的理论意义和实用价值。     

线粒体DNA复制及其调控

从线粒体DNA复制的模型与机制、复制的调控、复制忠实性及其损伤修复3个方面对近年来的研究文献进行了总结.在复制的模型与机制方面,对传统的D环复制的细节有了更深入的了解,新的实验方法的结果显示,在哺乳动物中还存在着链结合单向复制和链结合双向复制2种模型.在线粒体DNA复制的调控方面,近年来研究较多的调控因子主要包括mtDNA聚合酶γ、线粒体单链结合蛋白(mtSSB)、引物酶、解旋酶、连接酶、拓扑异构酶、转录因子mtTFA等,介绍了这些因子的最新研究进展及调控机制;对mtDNA复制时期和拷贝数量调控机制的研究也有突破,确定了Abf2p是mtDNA复制时期与拷贝数目的调控因子.在mtDNA复制的忠实性及其损伤修复研究方面,主要涉及到DNA Polγ的校正功能、错配修复、重组修复、DNA切除修复等,在mtDNA损伤修复中仅存在碱基切除修复机制,缺少核苷酸切除修复机制.     

洛美沙星对Bloom综合征解旋酶生物学特性影响的机理研究

Bloom综合征解旋酶(BLM)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作用.BLM解旋酶的突变可导致Bloom综合征.Bloom综合征是一种罕见隐性常染色体遗传疾病,患者遗传不稳定,并易患多种类型癌症.洛美沙星(LMX)可以抑制细胞内多种酶,并通过结合DNA干扰DNA代谢,从而治疗多种疾病,但是其具体的作用机理还未完全清楚.运用荧光偏振技术和自由磷检测技术,研究了LMX对BLM642～1290解旋酶DNA结合活性、解链活性和ATP酶活性的影响.运用荧光及紫外吸收光谱法研究了LMX与解旋酶结合的结合常数、结合位点数、作用力类型、结合距离等参数.结果表明,LMX与解旋酶之间能自发进行反应,两种分子有一个结合位点,通过静电引力和疏水作用力形成稳定的BLM-LMX复合物,且解旋酶的内源荧光被LMX静态猝灭,主要原因是非辐射能量转移.在这一过程中,LMX能抑制解旋酶的解链活性和ATP酶活性,而促进解旋酶的DNA结合活性.LMX对BLM解旋酶生物学活性影响的机理可能是LMX使解旋酶通过别构机制影响其ATP酶活性,并使酶的构象维持在较低解链活性的状态,通过抑制ATP催化水解与解链过程的偶联和阻止解旋酶的易位,从而抑制其解链.LMX能够促进解旋酶的DNA结合活性,可能是因为其C-6和C-7上的取代功能基团可以增加酶活力,以及增强药物、酶和DNA的结合,从而形成药物-酶-DNA复合物.这些结果为研究以DNA解旋酶为药物靶标的分子机理和理解喹诺酮类药物的作用机理奠定相关理论基础.     

CHD7对发育和疾病的表观遗传调控研究进展

染色质重塑是指染色质通过其结构的动态变化影响基因组DNA的可接近性,进而影响DNA复制、转录、修复和重组的过程,属于表观遗传调控。染色质域解旋酶DNA结合蛋白7(CHD7)是一种ATP依赖的染色质重塑酶,能够调控发育过程中多种重要转录因子,广泛参与众多生理过程。本文对CHD7在发育和疾病当中的表观遗传调控作用进行简要概述。     

ColE1型质粒DNA载体的复制与调控研究

ColE1型质粒DNA是独立于染色体之外能自主复制的一类双链DNA分子 ,用ColE1型质粒作DNA免疫或基因治疗载体 ,可以克服如同pSC10 1质粒载体的低拷贝 ,低产量的缺点 ,是目前最广泛使用的一种DNA载体 .预计到2 0 10年这方面产品市场的销售额将达到 450亿美元 ,因此研究ColE1型质粒DNA的复制与调控机理不仅有重要的科学意义也有重要的经济意义 .ColE1型质粒DNA复制起始区是一个约 60 0bp大小的区域 ,在这个区间中 ,DNA发生单向的复制 ,它的复制受到RNAⅡ、RNAⅠ、Rom蛋白及非荷载tRNA的调控 .RNAⅡ是起复制引物作用的RNA ,它…     

裂殖酵母复制起始位点的序列特征分析和预测

DNA的精确复制是保证基因组完整性的关键。裂殖酵母是研究真核生物DNA复制等基因表达调控过程的重要模式生物。作者统计分析了裂殖酵母复制起始区的碱基组分、k-mer(k=2~4)频数、GC/AT位点偏差和GC/AT位点组分。结果发现:复制起始区的AT含量显著高于非复制起始区,且富含WW(W为A或T)二联体,而非复制起始区富含SS(S为G或C)二联体;复制起始区和非复制起始区的GC/AT位点偏差、GC/AT位点组分也存在显著差异。另外,作者仅基于DNA序列或结构特征,使用支持向量机区分了裂殖酵母复制起始区和非复制起始区,预测总精度约70%。表明DNA序列对裂殖酵母的复制起始有重要影响。该研究对进一步阐明真核生物的复制机制有重要的理论意义。     

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．     

大肠杆菌RecQ解旋酶的生物学活性分析

RecQ家族解旋酶是DNA解旋酶中高度保守的一个重要家族,在维持染色体的稳定性中起着重要的作用.人类RecQ家族解旋酶突变会导致几种与癌症有关的疾病.本研究旨在诱导大肠杆菌RecQ解旋酶体外表达,并应用生物化学和生物物理学技术研究大肠杆菌RecQ解旋酶的生物学活性.体外诱导表达获得纯度达90%以上并具有高活性的大肠杆菌重组RecQ解旋酶,其可溶性好;经生物学活性分析显示具有DNA结合活性、ATP依赖的DNA解链活性、DNA依赖的ATP酶活性.较之双链DNA(dsDNA),大肠杆菌RecQ解旋酶更容易与单链DNA(ssDNA)结合(P0.01),但与长度不同的dsDNA的结合特性有差异(P0.01)而与ssDNA没有差异(P0.05);大肠杆菌RecQ解旋酶对3种dsDNA的解链速率不同(P0.05);大肠杆菌RecQ解旋酶的ATP酶活性与辅助因子ssDNA长度也呈正相关(P0.01).这些研究结果将有助于阐明大肠杆菌RecQ解旋酶的分子作用机制,并为研究RecQ解旋酶家族其它成员的结构与功能提供帮助。     

酿酒酵母YPH499 Ⅲ号染色体上ARS形成核小体能力的比较

核小体定位是复制起始调控的重要因素,但是核小体定位是如何调控真核生物的复制起始,目前还不是很清楚。研究酵母Ⅲ号染色体上的不同活性复制起始序列形成核小体能力对探究真核生物DNA复制起始机制有着重要的生物学意义。酿酒酵母Ⅲ号染色体上的10个复制起始序列分为高活性和低活性两组复制起始序列,利用核小体体外组装技术,将回收纯化的高活性和低活性复制起始序列分别与组蛋白八聚体在体外进行梯度盐透析组装形成核小体,并进行Biotin标记检测,然后用Image J软件分析不同复制起始序列组装形成核小体能力的强弱。结果表明,用Image J软件对核小体组装能力强弱进行分析:ARS304ARS303ARS313ARS302ARS306ARS314,ARS305,ARS307,ARS309,ARS315。低活性复制起始序列较高活性复制起始序列更易形成核小体;复制起始位点偏好出现于核小体缺乏区。