嗜热脱铁去硫弧菌Pif1解旋酶生物学活性的分子特征分析

已知Pif1解旋酶在维持基因组稳定性方面发挥重要作用,且不同生物Pif1解旋酶具有不同的生物学活性;然而迄今为止,嗜热细菌Pif1解旋酶的生物学活性分子特征的研究尚未见报道。本文运用生物化学与生物物理学前沿技术,系统地研究了嗜热脱铁去硫弧菌Pif1解旋酶（Defe.Pif1）结合活性与解旋活性的分子特征。通过原核表达纯化系统,本研究获得纯度95%以上、无标签的Defe.Pif1蛋白。利用荧光偏振技术研究Defe.Pif1结合反应的底物特异性,揭示出Defe.Pif1优先结合ssDNA与G4 DNA,并对含3′-尾链的部分双链底物有较强亲和力,其结合反应底物特异性为：ssDNA > G4 DNA > 3′-ssDNA-dsDNA≈Y-structure > Other substrates。通过快速停留检测技术研究Defe.Pif1的解旋活性,明确其最适解旋温度为50℃,最佳反应溶液为10 mmol/L NaCl、3 mmol/L DTT、3 mmol/L MgCl2及1 mmol/L ATP;进一步的解旋动力学特征分析结果显示,Defe.Pif1可以高效解旋含G4结构的DNA底物,其解旋5′-G4 dsDNA底物时的解旋幅度超过90%,解旋速率也与其解旋5′-ss-dsDNA底物的速率相近,提示Defe.Pif1解旋G4 DNA更接近Bs.Pif1的单体反应模式。此外,本研究还发现Defe.Pif1解旋不同类型复制叉/复制泡底物时拥有独特的解旋倾向性：与解旋其它复制中间体DNA的低效性不同,Defe.Pif1解旋12nt bubble底物的速率与幅度均较高,暗示12nt bubble结构很可能是该解旋酶复制中间体的天然底物。上述结果证明,Defe.Pif1不仅具有Pif1解旋酶家族成员共同的结合与解旋G4 DNA等活性特征;而且作为嗜热细菌的解旋酶,它还具有独特的反应条件与解旋底物特异性。本研究为研究Pif1解旋酶家族其它成员的分子特征与生物功能提供了潜在的研究策略,为阐明此类Pif1解旋酶的分子作用机制奠定实验基础。     

几种不同细胞系之间P68 RNA解旋酶表型差异的研究

对分别来自4种不同细胞系的细胞,在生长期间胞内P68 RNA解旋酶的动态变化进行了蛋白质和mRNA的比较研究。结果发现随着细胞培养时间的延长,各系细胞中P68 RNA解旋酶均呈现出有规律的改变,并且这种规律具有明显的细胞系特征:肿瘤细胞系之间表现出P68 RNA解旋酶蛋白条带单一的一致性;非肿瘤细胞系P68 RNA解旋酶蛋白出现多条带变化,并表现出明显的适应性;肿瘤细胞系与非肿瘤细胞系之间P68 RNA解旋酶的表型存在着明显的差异,这种差异从分子水平上揭示出P68 RNA解旋酶与细胞生长密切相关,并可能与细胞癌化有关。对产生这种差异的可能原因及其生物学意义进行了讨论。     

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(BLM^642～1290)与双链DNA(dsDNA)的相互作用,分析其相关特征参数,了解BLM^642～1290解旋酶与dsDNA的结合和解链特性．结果表明：BLM^642～1290解旋酶与dsDNA的结合和解链与dsDNA 3′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;dsDNA 3′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,BLM^642～1290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′端ssDNA的dsDNA．推测BLM^642～1290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．     

嗜热细菌Anaerobaculum hydrogeniforman Pif1解旋酶的异源表达与解旋反应特性

【目的】原核表达与纯化源自嗜热细菌Anaerobaculum hydrogeniforman的Pif1解旋酶,从而探究其解旋反应特性。【方法】将重组载体pET21a-AnaPif1-TEV/SUMO导入大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,并进行Ni-NTA亲和层析、Superdex200凝胶过滤层析等一系列纯化手段;再利用快速停留监测技术系统地研究Ana.Pif1的解旋反应特性,包括解旋极性、最佳ATP浓度、最佳金属辅因子、最佳解旋温度以及解旋复制中间体DNA的底物特异性。【结果】通过异源表达与纯化,获得了无任何标签序列、分子量59 kDa的Ana.Pif1蛋白,纯度达97%,产率为9.5 mg/L。本研究首先验证Ana.Pif1具有5'-3'的解旋极性,并发现其解旋反应最佳ATP浓度为2 mmol/L,其最佳二价金属辅因子为Mg~(2+),最适反应温度为55°C。解旋复制中间体的底物特异性显示,Y-S型复制叉的解旋速率最高,为0.127s~(–1);而12 nt-bubble底物的解旋幅度最大,达到78.8%;暗示这些底物可能是Ana.Pif1的天然底物。【结论】本文首次较为系统地分析了Ana.Pif1解旋酶的解旋反应特性,为阐明此类嗜热细菌Pif1解旋酶的分子作用机制奠定了基础。     

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．     

甘草次酸对Bloom解旋酶生物学特性的影响

甘草次酸(glycyrrhetinic acid,GA)是甘草主要活性组分,可诱导肿瘤细胞凋亡,抑制肿瘤细胞生长.然而,其对BLM解旋酶的抑制作用尚未见报道.本文注视甘草次酸对BLM解旋酶构象、二级结构和生化活性的影响.圆二色光谱和紫外光谱分析显示,GA可破坏BLM642-1290解旋酶α-螺旋结构,改变其构象,并具有2个结合位点.采用荧光偏振技术和自由磷检测证明,GA以浓度依赖的方式抑制BLM642-1290解旋酶与底物dsDNA及ssDNA的结合,抑制BLM642-1290解旋酶活性及ATP酶活性,且抑制类型为混合抑制.综上所述,本文证明GA可通过结合BLM解旋酶,改变BLM解旋酶构象,抑制BLM解旋酶与DNA的结合,从而抑制BLM解旋酶的生化活性.我们的发现将对深入认识GA的抗肿瘤作用有新的启示.     

细胞RNA影像解析技术的研究进展

RNA具有独特的三维结构和种类繁多的生物学功能,广泛参与细胞的各类生命活动,与多种疾病的发生与发展密切相关.长期以来,科学家们一直在追求可以对细胞中RNA的丰度和分布进行解析的技术.该文将对多种细胞RNA影像解析技术的研究进展进行介绍,并将对最有希望成为活细胞RNA理想标记成像技术的荧光RNA进行重点介绍,包括它的种类...     

SYBR green实时荧光定量PCR检测微小RNA21的方法建立及在食管鳞癌中的应用

目的:建立SYBR green实时荧光定量PCR检测微小RNA miR-21的技术平台及应用。方法:设计微小RNA21和U6的的颈环结构反转录引物和PCR扩增引物,以U6为内参利用SYBR green实时荧光定量PCR法检测小鼠各器官中的微小RNA21的含量。提取16例食管鳞癌患者的肿瘤组织及其近旁组织中的总RNA,检测其微小RNA21表达水平。结果:SYBR green实时荧光定量PCR检测U6和微小RNA21含量的熔解曲线单一,PCR产物特异。在Balb/c小鼠的4种器官中,肝脏、脾脏、肾脏分别为脑组织的8.71、5.38、3.47倍。16对食管鳞癌患者的样本中,14例微小RNA21的拷贝数高于其近旁组织约10.58倍(p0.01)。结论:此研究成功建立了SYBR green荧光定量PCR法检测小鼠和人微小RNA-21含量的技术平台,为进一步阐述miR-21在食管鳞癌的发生中的作用提供了新方向。     

Biolog和PCR-DGGE技术解析施肥对德惠黑土细菌群落结构和功能的影响

试验采用Biolog和PCR-DGGE技术研究了不同施肥处理对吉林省德惠市黑土细菌群落结构和功能的影响.Biolog试验结果表明,单施有机肥处理的土壤细菌群落对底物碳源利用种类最多,代谢功能多样性最高;而施用化肥处理降低了土壤细菌群落代谢功能.DGGE图谱表明,不同施肥处理的土壤细菌16S rDNA多数条带分布相同,说明这些细菌类群在黑土中较稳定,在本试验中未受到施肥的影响,但也有一些特殊条带出现或缺失,施用化肥处理降低了土壤细菌群落结构组成多样性.对Biolog和DGGE试验结果的主成分分析显示,未施肥和单施有机肥处理的土壤细菌群落结构和功能相似,表明单施有机肥处理主要是增加了土壤微生物的总量,而对黑土细菌群落结构组成影响是次要的;单施化肥和半量有机肥 化肥处理的土壤细菌群落代谢功能多样性相似,但其结构组成产生了分离.研究表明化肥处理主要是影响到土壤中快速生长和富营养的细菌类群,施用化肥降低了这些细菌类群的代谢活性.     

The Ded1/DDX3 subfamily of DEAD-box RNA helicases

Abstract

In eukaryotic organisms, the orthologs of the DEAD-box RNA helicase Ded1p from yeast and DDX3 from human form a well-defined subfamily that is characterized by high sequence conservation in their helicase core and their N- and C- termini. Individual members of this Ded1/DDX3 subfamily perform multiple functions in RNA metabolism in both nucleus and cytoplasm. Ded1/DDX3 subfamily members have also been implicated in cellular signaling pathways and are targeted by diverse viruses. In this review, we discuss the considerable body of work on the biochemistry and biology of these proteins, including the recently discovered link of human DDX3 to tumorigenesis.     

RecQ helicase-catalyzed DNA unwinding detected by fluorescence resonance energy transfer

A fluorometric assay was used to study the DNA unwinding kinetics induced by Escherichiacoli RecQ helicase.This assay was based on fluorescence resonance energy transfer and carried out onstopped-flow,in which DNA unwinding was monitored by fluorescence emission enhancement of fluoresceinresulting from helicase-catalyzed DNA unwinding.By this method,we determined the DNA unwinding rateof RecQ at different enzyme concentrations.We also studied the dependences of DNA unwinding magnitudeand rate on magnesium ion concentration.We showed that this method could be used to determine thepolarity of DNA unwinding.This assay should greatly facilitate further study of the mechanism for RecQ-catalyzed DNA unwinding.     

Glucose dissociates DDX21 dimers to regulate mRNA splicing and tissue differentiation

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Sexually dimorphic RNA helicases DDX3X and DDX3Y differentially regulate RNA metabolism through phase separation

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