利用腺病毒DNA与爪蟾卵提取物在非细胞体系中重构细胞核(简报)

1983年,Lohka和Masui首先报道,用精子染色质与卵提取物一起温育,可以组装成具有典型结构的细胞核。这种核不仅具有合成DNA的能力,而且还能进入M期。同年,     

用DNA酶切小分子片段在非洲爪蟾卵中提取物中实现非细胞体系核装配

用质粒ｐＢＲ３２２的ＤＮＡ酶切片段,长度分别为７５０,３７５和１８６ｂｐ作为外源ＤＮＡ在非洲爪蟾卵撮以物中实现了非细胞体系的核装配。将分离纯化得到的ｐＢＲ３２２ＤＮＡ酶切后经低熔点琼脂糖回收ＤＮＡ片段,长度为７５０,３７５和１８６ｂｐ,分别加入到爪蟾卵提取物再生系统中温育,经ＤＡＰＩ染色,孚尔根染色及电子显微镜观察发现能装配量的重建核。     

四膜虫(Tetrahymena shanghaiensis)大核核仁与去膜大核能诱导非细胞体系核重建

外源DNA或染色质在非洲爪蟾卵提取物中可以诱导细胞核样结构的重建。重建核除不具有核仁样结构外,在其它形态结构上与真核细胞核十分相似。前人的工作表明在重建核中具有核仁前体结构。但可能是由于缺少活性核仁组织者的缘故,这些核仁前体不能相互融合形成新生核仁。那么活性核仁组织者在重建核中是否能发挥其功能呢?为了研究这一问题,我们提取纯化了四膜虫的大核与大核的周边核仁。进一步去除大核的核被膜,并将去除核被膜的大核与大核核仁分别加入非洲爪赡卵非细胞体系中。通过电镜超薄切片观察,我们发现无论是与大核染色质相连的周边核仁还是分离纯化的核仁结构在非洲爪赡卵非细胞体系中都不能保持其原有结构特征,而是发生了典型核重建变化,并且在诱导形成的重建核中也看不到核仁样结构。这些结果说明具有活性的核仁组织者在加入非洲爪蟾卵提取物后既不能继续保持其原有的RNA转录功能也不能诱导新的核仁的出现。     

应用HeLa细胞染色体(簇)和蛙卵提取物进行细胞核体外重建试验

将HeLa细胞中期染色体(簇)、非洲爪蟾卵提取物和ATP再生体系混合温育,能够促使细胞核自发重建。在此非细胞体系中重建的细胞核处于一般细胞核大小范围,具有典型的双层核膜,核孔复合体、染色质、核纤层、核骨架等结构,核重建具有一个明显的过程;发现环形片层通过与核膜融合方式参与核膜和核孔复合体组装。     

应用大肠杆菌染色素DNA在非洲爪蟾卵提取物实现诱导非细胞体系…

近年来我们实验室已成功地利用细胞核体外组装的实验模式,将多种生物的ＤＮＡ在非洲爪蟾卵提取物中实现了非细胞体系核装配。但亲缘关系最远的原核生物的染色体ＤＮＡ是否也能在此真核体系中进行核装配一直没有报道。我们以大肠杆菌染色体ＤＮＡ为材料,研究了它诱导的非细胞体系核装置。在光镜与电镜水平观察了核装配的过程。显微分光光度计扫描显示ＤＮＡ片段在核装配过程中经历了凝集－去凝集的变化。证明大肠杆菌染色体ＤＮＡ也     

诸葛菜去膜精子在爪蟾卵提取物中实现非细胞体系核重建

动物爪蟾(Xenopus laevis)卵提取物诱导植物诸葛菜(Orychophragmus violaceus)去膜精子实现非细胞体系核重建. 诸葛菜去膜精子在爪蟾卵提取物中温育30 min左右开始膨大, 随着温育时间的延长, 膨大的精子染色质逐渐去凝集. 电子显微镜观察和荧光显微镜观察均表明重建核有核膜的装配, 膜泡在去凝集的染色质周围逐渐融合形成双层核膜. 用细胞分级抽提整装电子显微镜技术观察到重建核中有核纤层和核骨架结构的装配.     

应用大肠杆菌染色体DNA在非洲爪蟾卵提取物实现诱导非细胞体系核装配

近年来我们实验室已成功地利用细胞核体外组装的实验模式,将多种生物的DNA在非洲爪蟾卵提取物中实现了非细胞体系核装配。但亲缘关系最远的原核生物的染色体DNA是否也能在此真核体系中进行核装配一直没有报道。我们以大肠杆菌染色体DNA为材料,研究了它诱导的非细胞体系核装配。在光镜与电镜水平观察了核装配的过程。显微分光光度计扫描显示DNA片段在核装配过程中经历了凝集-去凝集的变化。证明大肠杆菌染色体DNA也能诱导爪蟾卵提取物装配成具有典型结构的核。α-~(32)P-dCTP的掺入实验表明重建核具有较高的DNA复制活性。     

非细胞体系细胞核重建研究的进展

非细胞体系细胞核重建技术是近年发展起来的一项细胞生物学研究技术。主要包括精子染色质在蛙卵提取物中诱导核重建、外源纯化DNA在蛙卵提取物中诱导核重建、有丝分裂中期细胞匀装物核重建等几种体系。目前,应用前二者进行的研究工作较多,第三种体系的工作进展较慢。在各种体系中重建的细胞核,在结构上都基本难以与一般细胞核相区别,在功能上也都表现出一定的生物活性,如DNA复制、物质的主动运输、对细胞周期调节因素作出反应并能进入M期等。应用这一模式,已经进行了核重建过程及其机理、细胞核各组分间的相互作用、细胞周期的调控与重建核生物学活性等多方面的研究。非细胞体系核重建研究工作还正在向纵深发展中。     

用DNA酶切小分子片段在非洲爪蟾卵提取物中实现非细胞体系核装配

用质粒ｐＢＲ３２２的ＤＮＡ酶切片段,长度分别为７５０、３７５和１８６ｂｐ作为外源ＤＮＡ在非洲爪蟾 卵提取物中实现了非细胞体系的核装配（核重建）。将分离纯化得到的 ＰＢＲ３２２ ＤＮＡ酶切后经低熔 点琼脂糖回收ＤＮＡ片段,长度为７５０、３７５和１８６ｂｐ,分别加入到爪蟾卵提取物再生系统中温育, 经ＤＡＰＩ染色、孚尔根染色及电子显微镜观察发现能装配大量的重建核。显微分光光度法研究表 明,ＤＮＡ片段在诱导形成重建核的过程中发生了明显的凝集－会凝集变化。α－３２Ｐ－ｄＣＴＰ掺入重建核 的液闪计数结果表明,ＤＮＡ酶切小分子片段诱导形成的重建核具有较高的ＤＮＡ复制活性,而且复 制活性在一定范围内与加入的ＤＮＡ片段长度呈正相关。实验结果表明,非细胞体系中诱导的核重 建不仅与外源ＤＮＡ的种类无关,与外源ＤＮＡ的长度也没有关系。     

非细胞体系核重建过程中两类膜泡在环形片层及核被膜形成中的作用

非洲爪蟾卵经钙离子载体A 23187激活后,在10,000g下离心得到爪蟾卵提取物。Lambda DNA加入上述提取物可构建出染色质结构,并在染色质表面重建核被膜,同时在染色质外的区域形成环形片层。核被膜与环形片层有相似的发生途径,它们都是由两类在形态、大小、膜结构上有明显差别的膜泡融合而来。首先是直径200nm的圆形小膜泡相互融合成双层膜片层,同时核孔复合体在双层膜上大量装配,以这些双层膜片层为基础,光滑的大膜泡与之融合导致环形片层的扩张与核被膜的成熟。     

在ts-RSV LA90细胞转化过程中钙流变化的研究

本文以ts-RSV LA90细胞为模型,用放射性同位素示踪技术测定了通过细胞质膜的~(45)Ca~(2+)流水平;同时用钙指示剂Indo-1 AM和光学多道分析仪测定了胞内[Ca~(2+)]_i,初步研究了Ca~(2+)流和[Ca~(2+)]_i在v-src基因引起细胞转化过程中的动态变化。结果表明LA90细胞质膜上~(45)Ca~(2+)流的改变是细胞转化过程中可以检测到的早期事件之一,转化状态(33℃)细胞的~(45)Ca~(2+)流大于正常状态(40℃)的,细胞从正常到转化(40℃→33℃)的25分钟内~(45)Ca~(2+)流就有明显增大。TMB-8可以抑制转化引起的~(45)Ca~(2+)流出的增大,小牛血清可以刺激正常状态细胞的~(45)Ca~(2+)流出增大,~(45)Ca~(2+)流出与温度有一定依赖关系;细胞转化引起的~(45)Ca~(2+)流入增大,可被异博定抑制,~(45)Ca~(2+)流入不受温度的影响。LA90细胞[Ca~(2+)]_i在转化早期有明显升高,并维持在较正常细胞高2—3倍的水平,A23187-Br可提高正常LA90细胞[Ca~(2+)]_i,[Ca~(2+)]_i不受温度的影响。从质膜上~(45)Ca~(2+)流和[Ca~(2+)]_i的增大说明转化细胞虽然对胞外Ca~(2+)浓度依赖性下降,但维持增殖及转化状态仍然需要一定的胞外Ca~(2+),并通过提高质膜Ca~(2+)流入和释放内源性Ca~(2+),使转化细胞[Ca~(2+)]_i维持在较高水平上。LA90细膜质膜上~(45)Ca~(2+)流和[Ca~(2+)]_i的增大在细胞转化中起着重大作用。     

染色质在非洲爪蟾卵的无细胞系统中形成组装核的研究

从大鼠肝、鸡肝提取了染色质并从受精未孵育鸡蛋胚下表层卵黄颗粒提取了染色质,在荧光显微镜和电子显微镜下观察了这些染色质在无细胞系统中形成的组装核;研究二阶钙镁离子对形成组装核的影响。在有ＡＴＰ再生系统存在的无细胞系统中,围绕染色质能形成与间期细胞核相似的组装核;二价钙离子不利于形成组装核,而二价镁离子是形成组装核所必须的,但过高浓度的镁离子对形成组装核有抑制作用。     

角蛋白纤维的新功能--在爪蟾卵提取物核膜重组装中的作用

激活的非洲爪蟾卵提取物温育过程中,直径２００ｎｍ的膜泡附着在一种直径１０ｎｍ纤维上,形成“珠链”结构。用透射电镜整装制样技术观察了温育中“珠链”结构的形成过程,发现１０ｎｍ纤维可抗Ｔｒｉｔｏｎ抽提,免疫荧光和蛋白免疫印迹试验表明１０ｎｍ纤维可能是由５６ｋＤ的碱性角蛋白与４２ｋＤ的酸性角蛋白构成。向提取物中加入碱性角蛋白抗体ＡＥ３则可抑制环状片层的形成,而核膜的组装也受到很大影响。这些结果显示角蛋白     

爪蟾卵无细胞系统中核的自组装和组装核染色质纤维的研究

以人工促排的非洲爪蟾卵为材料制备体外无细胞系统,加入Lambda DNA或染色质,用荧光显微镜和电子显微镜观察核的自组装现象.在核的自组装过程中可以看出由丝状、不规则块状到小球状的形态变化,直至形成与真核细胞间期核的形态、结构相似的组装核.在加入染色质时,所观察到的现象和加入Lambda DNA时相似,但形成组装核的过程较快.组装核经过适当浓缩后,以低渗铺展法使其破裂,从核中释放的染色质纤维,电镜观察与细胞核内的染色质有相似之处也有其本身的特点.用蛋白酶处理,纤维变得光滑,其上的颗粒消失;DNase的作用则可使纤维消失,只剩下一些颗粒和片段;RNase处理时没见变化.