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.     

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。     

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。     

孟氏隐唇瓢虫细胞色素P450基因的克隆与序列分析

采用同源克隆和RACE技术,从孟氏隐唇瓢虫Cryptolaemus montrouzieri Mulsant中克隆到细胞色素P450CYP9Z401基因的c DNA全序列(Gen Bank number:KP164813)。c DNA全长1722 bp,包含3'非编码区域(UTR)为86 bp和5'UTR为49 bp,开放阅读框(ORF)长1587 bp,编码528个氨基酸。预测的分子量为61.27 k D,理论等电点为6.58,无信号肽结构,在2-20氨基酸处存在跨膜螺旋。该基因拥有细胞色素P450特征序列螺旋C、螺旋K和Meander区域,另外还有血红素结合区(1个氨基酸差异)和螺旋I区(2个氨基酸差异)。与其他昆虫的CYP9家族基因比较,与赤拟谷盗Tribolium castaneum同源性最高,为47%,系统发育分析也表明两者的亲缘关系最近。CYP9Z401基因的克隆和比较分析为进一步深入研究孟氏隐唇瓢虫的细胞色素P450基因功能及其进化具有重要意义。     

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。     

金属络合物和DNA的反应

经过几十年来对DNA结构的研究,现在已经清楚DNA有右手螺旋和左手螺旋两种,但是有关它们的结构与功能之间的关系,不甚明了的地方还很多。美国哥伦比亚大学化学系J.K.Barton教授最近发表的菲绕啉(phenanthroline)金属络合物与DNA反应的综述,介绍了这些化合物的用途。它们对于DNA的研究无疑是一种有力的手段。J.K.Barton教授谈及的反     

嗜水气单胞菌转录调控蛋白基因的克隆与序列分析

根据嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)转录调控蛋白(AhyR)基因序列设计特异性引物,采用PCR方法克隆嗜水气单胞菌Zf1菌株AhyR基因,测序目的基因大小为1 063 bp。对AhyR基因编码蛋白进行生物信息学分析,推导其开放阅读框(ORF)编码260 aa,含有自体诱导物结合域(18-168 aa)、LuxR型螺旋-转角-螺旋(HTH)DNA结合结构域(176-241 aa),以及13个磷酸化位点(15S、30T、62S、144S、145S、156S、161Y、173S、184T、188T、200S、227S、231Y)。AhyR蛋白三级结构与模板(PDB:3SZT_A)相似性达28.40%,结果显示LuxR型螺旋-转角-螺旋结构域主要以α螺旋分布在C端外侧,这与拉马钱德兰图(Ramach andran plot)检测分析AhyR蛋白空间结构基本一致。     

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。     

Id2作为Rb蛋白的靶点并介导Myc癌蛋白的信号

Id蛋白是一类基因转录调控因子 ,对细胞生长和分化有重要调控作用 . Id蛋白含有一个与碱性螺旋 -环-螺旋 b HLH蛋白类似的 HLH结构域 ,故能与 b HLH中的一些蛋白 (如 E2 A,E47,E2 B等 )形成异二聚体 .但是 ,由于 Id蛋白缺乏与 DNA结合的碱性区域 ,其异二聚体并不能结合 DNA.因此 ,Id对 b HLH蛋白具有显性负调控作用 ,从而调节细胞分化 . b HLH转录因子通过其 HLH结构形成同源或异源二聚体 ,其碱性区域与 DNA特异序列 (CANNTG)结合 ,从而启动基因的转录 .已知 ,b HLH在某些细胞发育中扮演重要角色 ,如神经元的形成 ,肌肉的…     

玉米CCT基因家族的鉴定与生物信息学分析

CCT(CO、COL和TOC1)家族基因广泛参与植物花期的调控过程,对植物的生长与发育起着至关重要的作用。本研究以玉米为材料,共鉴定出57个CCT基因,命名为ZmCCT1～ZmCCT57,利用生物信息学方法开展玉米ZmCCTs基因的结构、氨基酸特点、染色体定位及基因进化分析,还与其他物种的CCT基因家族进行对比分析。结果表明,CCT基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中5号染色体分布最多(11个),3、7、10号等染色体分布最少(均只有3个)。CCT基因家族具有相对保守的结构,即每个基因都包含保守的CCT DNA结构,其他少数基因含有其他DNA结构,CCT蛋白的3 D结构含有1个α螺旋与3个β折叠。根据多物种CCT蛋白的进化树分析依据相似性将其分为8个分支,分析结果显示单子叶植物玉米与谷子、二穗短柄草CCT基因保守性更强,亲缘关系更近。本研究为进一步揭示玉米CCT基因家族的功能机制提供了相应的参考。     

红罗非鱼MyoD基因克隆及序列分析

MyoD基因是MRFs家族中的一员,能调控肌肉细胞活性和增殖,在肌肉形成过程中起正调控作用。采用同源基因克隆和RACE方法获得红罗非鱼Myo D基因的c DNA序列。开放阅读框长903 bp,编码300个氨基酸,其中第1-114个氨基酸为碱性结构(Basic domain),第109-165个氨基酸为螺旋-环-螺旋结构(Helix-Loop-Helix domain),第199-213个氨基酸为周期蛋白依赖性蛋白激酶4(CDK4)结合区域,第233-249为Helix III结构,无信号肽序列。Myo D蛋白的二级结构为螺旋-环-螺旋二聚体。基于Myo D构建的鱼类系统进化树显示红罗非鱼,尼罗罗非鱼和奥利亚罗非鱼聚为一支。     

人NR2F2基因的克隆及其生物信息学分析

[目的]克隆人NR2F2(Nuclear Receptor subfamily 2,group F,member 2)基因并分析其生物学特性。[方法]根据NCBI数据库提供的人NR2F2基因序列设计其特异性引物,通过PCR扩增目的基因,并将其连接到p ET-28a载体上,然后进行酶切鉴定与DNA测序来确定人NR2F2基因克隆的正确性,再利用生物信息学在线工具分析人NR2F2蛋白的生物学特性。[结果]酶切鉴定与DNA测序结果表明人NR2F2基因开放阅读框为786 bp,编码261个氨基酸残基,分子量为29 162.79 Da,p I为5.96。NR2F2蛋白是主要位于细胞质和细胞核中的亲水性蛋白,不含跨膜结构域,无信号肽,其二级结构由α螺旋、无规则卷曲和延伸链构成,并且三级结构与二级结构预测结果一致。[结论]克隆获得人NR2F2基因,其编码的蛋白质属于类固醇/甲状腺激素受体超家族,α螺旋和无规则卷曲为二级结构中最主要的结构元件。GO注释分析表明,人NR2F2属于转录因子,参与序列特异性DNA结合、基因转录、RNA的生物合成、RNA代谢等过程。     

蓖麻蚕核型多角体病毒多角体蛋白基因的克隆和核苷酸序列分析

蓖麻蚕(Attacus ricini)是我国特有蚕种,以其核多角体病毒(ArNPV)为载体有可能发展成为新的基因工程表达系统,我们建立了ArNPV基因库,并亚克隆了含多角体蛋白(Ph)基因DNA片段。对该1.1kb全长DNA片段进行序列分析,确定ArNPV Ph结构基因全长735bp,与苜蓿尺蠖NPV(AcNPV)、家蚕NPV(BmNPV)同源性分别为76%和81%,ArNPV 5'端调控结构Rohrmann box与各类NPV的Ph基因相似,但3'下游序列几无同源,显示了ArNPV Ph基因结构的特征性。同时,我们还对Ph基因启动子的其它结构特点作了剖析。     

γPNA一种新型高效的肽核酸

肽核酸(peptide nucleic acid,PNA)是一种人工合成的具有类多肽骨架的DNA类似物,具有与核酸结合特异性强、组织和细胞内生物稳定性好、半衰期长等优点。通过靶向结合DNA/RNA而抑制其复制、转录和翻译过程,进行基因调控。在PNA骨架结构中γ位点引入带手性的官能团,能形成右手螺旋结构,显著提高其与靶DNA/RNA的杂交特性,这种PNA衍生物称之为γPNA。γPNA的溶解性、热稳定性和特异性等化学与生物学特性明显改善,在基因编辑和作为探针检测等方面具有良好的应用前景。通过对γPNA结构、性质及其研究进展进行总结,以期为γPNA反义应用提供理论依据和参考。     

橡胶树白粉菌MAT相关基因(STE2基因)的克隆及表达分析

以橡胶树白粉菌(Oidium heveae B.A.Steinm)为材料,根据同源性克隆得到一个MAT相关基因的DNA和c DNA序列,命名为OH-MAT2。生物信息学分析表明,这个基因DNA全长为964 bp,具有一个921 bp的完整开放阅读框(ORF),编码307个氨基酸。其编码的蛋白质分子量为35 584.1,等电点为9.78,且是稳定的疏水性蛋白质。氨基酸序列分析该蛋白质具有STE2家族的保守结构域。结构预测表明该蛋白质主要有α-螺旋、β-折叠及转角构成。相对荧光定量显示该基因在侵染不同时段有表达,且差异明显。     

玉米SAUR基因家族的鉴定与生物信息学分析

为研究玉米早期应答生长素基因SAUR(Small auxin-up RNA)家族,本研究采用全基因组信息鉴定出91个玉米SAUR基因,命名为ZmSAUR。SAUR家族成员基因结构、氨基酸特点、染色体定位及基因进化分析表明,SAUR基因家族在染色体上呈现不均匀分布,其中2号染色体上数量最多为22个,基因的扩增模式为分散复制与片段复制。SAUR基因家族具有相对保守的结构,即包含1个保守的Rna DNA结构,SAUR蛋白的3D结构含有3个α螺旋和3个β折叠。根据多物种SAUR蛋白进化树分析将其分为9个分支,并分析发现玉米与物种相近的谷子聚在一起。这些信息为玉米SAUR基因家族功能分析奠定了一定的工作基础。     

人Ruvbl1蛋白生物信息分析

采用生物信息学预测对人AAA+(ATPases associated with diverse cellular Activities)ATP酶家族成员Ruvbl1蛋白质的理化性质、蛋白质同源性、跨膜区域、核定位序列及信号肽、亲/疏水性,蛋白质高级结构、蛋白质间相互作用、GO注释进行预测分析。人Ruvbl1蛋白有456个氨基酸,等电点为6.02,有核定位序列,无信号肽,蛋白质具亲水性且高度保守;二级结构存在21个α螺旋和10个β折叠,相互作用蛋白及GO注释提示其主要在细胞核中发挥功能。人Ruvbl1蛋白是DNA解螺旋的关键酶,通过解螺旋DNA为基因的同源重组以及DNA损伤修复提供结构基础。     

葛仙米血红素氧合酶基因Ns-HO1异源表达及其蛋白结构模拟

为明确葛仙米(Nostoc sphaeroides)中血红素氧合酶(Heme oxygenase, HO)基因编码蛋白的分子进化地位和高级结构, 克隆该基因并进行原核细胞表达, 氨基酸序列比对与分子进化分析和Swiss-model高级结构模拟。结果显示: 葛仙米血红素氧合酶基因Ns-HO1密码区全长为678 bp, 预编码一含225个氨基酸的蛋白质; Ns-HO1与同源蛋白氨基酸相似性达90.3%, 存在少部分位点替换突变, 但底物血红素的预结合位点(如Arg10和Tyr125)及金属离子结合位点(His17)等关键位点的氨基酸保持稳定。 构建表达载体, 葛仙米Ns-HO1在大肠杆菌中成功诱导表达, SDS-PAGE检测目的蛋白大小近26.0 kD; 分子进化树分析显示Ns-HO1与普通念珠藻、发状念珠藻中同源蛋白聚类于同一分支, 并与点状念珠藻中同源蛋白具有共同祖先。Ns-HO1蛋白多肽链形成8个主要α-螺旋,其中N和C末端的两个α-螺旋与第四螺旋共同为Ns-HO1高级结构提供底面支撑, 其他螺旋围绕该底面进一步延展并充填其中, 形成Ns-HO1分子的类夹心式结构。在高级结构中, 含血红素预结合位点氨基酸的几个螺旋(第一、 五和七螺旋)位于Ns-HO1分子外围, 这些分支螺旋为形成Ns-HO1夹心空间以利于底物血红素锚定和产物及时释放提供了条件。总之, 研究为深入了解与运用葛仙米血红素氧合酶基因的生物学功能和资源提供了基础。     

多功能核蛋白NONO研究进展北大核心CSCD

NONO(non-POU-domain-containing octamer binding protein)是一种多功能的核蛋白质,作为人类剪切蛋白家族的一员,NONO参与多种生物学事件,如基因转录调控、前体RNA剪接、DNA解螺旋和配对、缺陷RNA核滞留、DNA损伤的修复以及肿瘤发生等过程。尽管NONO参与胞内多种生物过程,但目前,针对NONO生物功能的研究仍处于初级阶段,其相关的临床研究更少。本文就NONO基因的结构及功能研究进展予以综述。     

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.