RNA聚合酶维持转录忠实性的机制

RNA聚合酶(RNAP)在维持转录忠实性方面具有重要的作用,其忠实性机制可以分为特异性的底物选择和校对2种.RNAP高水平的底物选择忠实性主要基于碱基配对和诱导契合机制,而校对功能则通过焦磷酸解和RNAP内在的RNA剪切活性完成.现在,RNAP的研究已经超出了其在转录中的作用,延伸到了其他领域.本文主要论述了RNAP忠实性机制的研究进展,并将之与DNA聚合酶、氨酰-tRNA合成酶及核糖体的忠实性机制进行了比较.最后,论述了RNAP在新药或新药靶点开发中的作用,并对其应用前景进行了展望.     

跨损伤合成的DNA聚合酶——一类新的DNA聚合酶

细胞虽然拥有多种修复途径,但有些DNA损伤仍不可避免地会逃避修复而在基因组上保留下来,细胞跨损伤DNA合成的分子机制一直是DNA修复中主要的未解决问题之一.最近通过对一类结构相关性UmuC/DinB蛋白质超家族成员的研究发现它们具有DNA聚合酶功能.这类新发现的DNA聚合酶不同于经典的复制性DNA聚合酶,它们能以易误/突变(error-prone/mutagenic)或无误(error-free)方式进行跨损伤(translesion)DNA合成,并且从细菌到人在进化上功能保守.     

真核生物滑动夹装载复合体在DNA损伤应答及修复中的功能研究进展

DNA损伤应答(DNA damage response, DDR)对生物体维持基因组的准确性和完整性至关重要。真核生物中复制因子C(replication factor C, RFC)及其类似物(RFC-like clamp loaders,RLCs)为滑动夹装载复合体,在DNA损伤修复过程中发挥重要作用。该文对四种滑动夹装载复合体的结构特征、生物学功能及在DNA损伤修复中的机制等研究进展进行综述,为进一步探究DNA损伤应答及修复机制提供综合信息和参考资料。     

重离子辐照酿酒酵母DNA损伤修复途径研究进展

重离子辐照通过直接和间接作用导致生物体DNA产生损伤,包括DNA的链断裂、碱基的插入或丢失以及氧化损伤等.DNA损伤直接影响复制、转录和蛋白质合成,同时还是突变的重要原因,因此,DNA损伤修复系统尤为重要.在酿酒酵母中,这些损伤主要是通过同源重组修复(homologous recombination repair,HRR)、碱基错配修复(mismatch repair,MMR)和碱基切除修复(base excision repair,BER)等途径来修复的.作为真核生物研究的模式生物,对于酿酒酵母DNA损伤修复的HRR、MMR和BER途径研究颇多,也不断有一些新的成果出现,特别是对于相关途径的完善和相关蛋白的深化更是研究热点,在此对近年来有关重离子辐照酿酒酵母DNA损伤修复途径方面的研究做一综述.     

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.     

真核生物RNA聚合酶组装及其生物学意义

RNA聚合酶负责RNA生物合成,是维持机体细胞生长和器官发育的重要调控机器.真核生物主要通过3种多亚基RNA聚合酶(RNAPⅠ、RNAPⅡ和RNAPⅢ)进行基因转录. RNA聚合酶Ⅱ由10个核心亚基组成,分子质量约为520 ku. RNA聚合酶结构已经解析,但其组装过程却还不清楚. RNA聚合酶各亚基无法完成体外自我组装,说明细胞内其装配过程需要组装因子帮助. RNA聚合酶组装是一个复杂的生物学过程,近年来组装因子的鉴定和发现使RNA聚合酶组装研究成为热点.在酿酒酵母中发现的组装因子有Rba50、Bud27和GPN蛋白家族等.其中GPN蛋白家族是重要的GTP酶(GTPase)家族,从古细菌到酵母以及高等真核生物中都存在,且高度保守.近期研究发现,Rba50在动植物的同源蛋白(RPAP1和IYO)与细胞分化和发育有关. GPN等组装因子编码基因的突变与细胞发育及恶性肿瘤发生发展密切关联.本文对真核生物RNA聚合酶组装最新进展做出综述,以期为RNA聚合酶组装机制的最终阐明及其与疾病发生的关联研究提供基础.     

RNA聚合酶Ⅱ启动子近端暂停/释放的动态调控及生理作用研究进展

基因表达的精确时空调控对生物体的发育和生存至关重要。在多数后生动物中,RNA聚合酶Ⅱ（RNA polymeraseⅡ,RNAPⅡ）在发育和应激反应相关基因的启动子近端区域暂停,一旦受到环境或发育信号的刺激,RNAPⅡ从启动子近端向基因体（gene body）释放,进行有效延伸。RNAPⅡ在基因转录起始位点下游近端区域的暂停/释放是基因转录过程的必要环节,也是基因表达调控的关键步骤,与基因表达时空调控及多种人类疾病密切相关。综述了参与RNAPⅡ启动子近端暂停的维持和释放的调控机制的研究进展,重点探讨了其在机体发育的重要调控作用及其与其他基因调控机制的联系,并展望了RNAPⅡ启动子近端暂停与释放研究中的潜在问题和未来研究方向,以期为进一步解析RNAPⅡ启动子近端暂停与释放的调控机制及其在发育中的作用提供线索。     

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.     

人源DNA聚合酶δ研究进展

在真核生物染色体DNA复制过程中主要涉及三种DNA聚合酶:α(Polα),δ(Polδ)和ε(Polε)。人源DNA聚合酶δ是p125,p68,p50,p12四个亚基构成的异源四聚体,属于DNA聚合酶B家族,具有5’-3’聚合酶催化活性和3’-5’核酸外切酶活性,是染色体DNA复制过程中最主要的复制酶,同时还参与多种形式的损伤修复,在保证基因组结构的完整性和遗传稳定性方面具有重要的意义。由于其重要的生物学功能,目前引起人们更多的关注和重视。对人源DNA聚合酶δ的分离纯化方法及涉及DNA复制和损伤修复过程中酶学功能等方面的最新研究进展进行综述。     

细菌RNA聚合酶亚单位研究进展

细菌的转录过程是一个由多种分子共同调控的复杂过程,其中RNA聚合酶(RNA polymerase,RNAP)是催化转录合成RNA的重要酶.作为RNAP中一个独立的亚单位,σ因子(sigma factor)在转录起始过程中起着至关重要的作用.最近的研究表明σ因子参与了转录起始的各个过程,包括启动子的定位、启动子的解链、起始RNA合成、脱离启动子等过程.由于其在细菌转录过程中的重要作用,σ因子正在成为抗菌药物研究的新靶点.本文对σ因子的结构、分类、功能以及以它为中心的调控网络的研究进行综述.