三链DNA稳定性的影响因素

介绍了碱基组成、碱基修饰或替代、DNA骨架的修饰、DNA配体的结合及反应体系中的盐离子和pH值等因素对三链DNA稳定性的影响。对三链DNA稳定性研究中应注意的几个问题也作了讨论。     

DNA聚合酶在维持基因组稳定性中的多重功能及其相关疾病

遗传物质的稳定传递是生命繁衍的根本。基因组DNA的精确复制和分配是遗传物质传递的基础,也是细胞周期两大最核心的生物学事件。DNA聚合酶作为催化合成DNA双链的酶,是复制过程中最重要的因子之一。尽管对这类酶的研究已有将近60年的历史,但依然是生命科学基础研究的前沿之一。真核生物中已知的DNA聚合酶有十几种,它们不仅参与正常基因组DNA合成过程,也参与DNA损伤情况下多种修复过程。如此众多的具有不同特性的DNA聚合酶在细胞内是如何分工与合作的,在正常细胞传代与环境胁迫等情况下维护基因组稳定性中的关键作用及其分子机制又是什么。更有意思的是,最近的肿瘤细胞比较基因组数据表明,多种DNA聚合酶基因突变与某些肿瘤和遗传疾病相关,从而为这些疾病致病机理研究与诊治提供了新的思路和方法。对上述DNA聚合酶相关核心问题的最新研究进展进行了综述。     

DNA修复酶的结构和功能

DNA修复酶是一类能保护生物体免受各种DNA损伤的毒性效应和保证遗传信息完整性的重要酶蛋白。近年来对DNA修复酶晶体结构的研究揭示了一些结构基序参与了酶蛋白与特定DNA损伤的识别过程,这些研究结果促进了对修复特定DNA损伤的作用机理和结构基础的认识和了解。本文综述了这方面的研究进展。     

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．     

真核细胞DNA复制叉稳定性维持机制的研究进展

DNA复制是细胞最基本的生命活动之一,是生物体生存和繁殖的基础。从原核生物到真核生物,DNA复制过程基本保守,分为复制起始和延伸两个阶段。复制叉是DNA复制的基本结构,它容易遭受多种内源或外源的DNA复制压力影响而停顿,导致基因组不稳定,引起细胞凋亡、癌变或细胞死亡等严重后果。为了维持复制叉的稳定,细胞进化出了一系列机制,其中最重要机制之一便是S期细胞周期检验点。就影响DNA复制叉稳定的内外因素、S期细胞周期检验点与复制叉稳定性的关系以及复制叉稳定性与相关疾病的发生、治疗等问题进行简要综述。     

大肠杆菌DNA聚合酶I的“碱基选择”作用

用双脱氧核苷酸研究了大肠杆菌ＤＮＡ聚合酶Ｉ的Ｋｌｅｎｏｗ片段的“碱基选择”作用。当引物末端为３＇ＯＨ时，Ｍｎ＾２＋代替Ｍｇ＾２＋对ｄＮＴＰ的Ｋｍ影响不大，而使ｄｄＮＴＰ的Ｋｉ大大降低，非配对的ｄｄＮＴＰ仍无抑制作用。当引物末端为ｄｄＮＭＰ且与模板配对时是ＤＮＡ合成的抑制剂，与模板配对的下一个ｄＮＴＰ可增强这一抑制作用，Ｍｎ＾２＋代替Ｍｇ＾２＋使ｄＮＴＰ的诱导作用大大增强而ｄｄＮＴＰ无诱导作用。这些     

细胞DNA损伤检控系统在维持端粒稳定中的功能

真核生物的DNA损伤检控系统是维持细胞基因组稳定的一个重要机制,该系统能检测细胞在生命活动过程中出现的DNA损伤并引发细胞周期阻滞,对DNA损伤进行修复,以维持细胞遗传的稳定性。端粒是位于真核细胞染色体末端由重复DNA序列和蛋白质组成的复合物,具有保护染色体、介导染色体复制、引导减数分裂时的同源染色体配对和调节细胞衰老等作用。虽然端粒与DNA双链断裂都具有作为线性染色体末端的共同特点,但正常端粒并不像DNA双链断裂那样激活DNA损伤检控系统。另一方面,端粒又与DNA损伤相似,因为多种DNA损伤检控蛋白在端粒长度稳定中起重要作用。因此DNA损伤检控系统既参与了维持正常端粒的完整性,又可对端粒损伤作出应答。现就DNA损伤检控系统在维持端粒稳定中的作用及其对功能缺陷端粒的应答作一简要综述。     

植物叶绿体DNA

叶绿体是专营光合作用的细胞器。本世纪初已经证明叶斑现象是细胞质遗传的,因此认为叶绿体中很可能存在遗传物质,以后随着核酸检测技术的发展,予测叶绿体中存在DNA。1963年Sager和石田首先成功地从衣藻叶绿体中提取了DNA,接着证明叶绿体中也存在自身的转录,翻译系统。用以往经典遗传学方法很难适用于叶绿体DNA的遗传分析,因此几似没有进行。最近由于引入以重组DNA为主的新技术,叶绿体DNA的遗传分析才真正开始进行。本文主要是从DNA碱基顺序的水平讨论叶绿体基因的情况。     

DNA修复——基因组稳定性护卫机制的原创与发现之旅

基因组DNA是遗传的物质基础,编码的信息指导生物种系的复制延续、生命体的生长发育和代谢活动。无论是在外环境因素的应激压力下还是处于正常状态,DNA损伤时刻在发生,由此,DNA损伤修复作为重要的细胞内在机制,在维护基因组稳定性、降低癌症等人类系列重大疾病风险中发挥了不可替代作用。三位科学家汤姆·林达尔(Tomas Lindahl)、阿齐兹·桑贾尔（Aziz Sancar）、保罗·莫德里奇（Paul Modrich）因发现和揭示DNA修复及其机制的杰出贡献,获得2015年诺贝尔化学奖。本文综述了三位获奖者分别在DNA损伤的碱基切除修复、核苷酸切除修复和错配修复研究中的原创发现,以及相应的修复通路机制的描绘。此3种修复通路,主要是针对紫外线和化学物所致DNA的碱基损伤、嘧啶二聚体及加合物或者DNA复制过程中发生的碱基错误配对的修复。恰巧,2015年拉斯克基础医学研究奖授予的两位科学家,也因他们揭示了DNA损伤应答现象和机制研究的重大贡献而获奖,本文也呈现了获奖者的关键性科学发现。最后,简要展望了中国DNA损伤修复领域的发展。     

DNA损伤检验点与损伤修复及基因组稳定性

生物有机体基因组DNA经常会受到内源或外源因素的影响而导致结构发生变化,产生损伤;在长期进化过程中,有机体也相应形成了一系列应对与修复损伤DNA,并维持染色体基因组正常结构功能的机制。其中DNA损伤检验点（DNA damage checkpoint）就是在感应DNA损伤的基础上,对损伤感应信号进行转导,或引起细胞周期的暂停,从而使细胞有足够的时间对损伤DNA进行修复,或最终导致细胞发生凋亡。DNA损伤检验点信号转导途径是一个高度保守的信号感应过程,整个途径大致可以分为损伤感应、信号传递及信号效应3个组成部分。其中3-磷脂酰肌醇激酶家族类成员ATM（ataxia-telangiectasia mutated）和ATR（ataxia-telangiectasia and Rad3-related）活性的增加构成整个途径活化的第一步。它们通过激活下游的效应激酶,Chk2／Chk1,通过协同作用许多其他调控细胞周期、DNA复制、DNA损伤修复及细胞凋亡等过程的蛋白质因子来实现细胞对DNA损伤的高度协调反应。近十几年,随着此领域研究的不断深入,人们逐步揭示了DNA损伤检验点途径发生过程中,各种核心组分通过与不同调节因子、效应因子及DNA损伤修复蛋白间的复杂相互作用,以实现监测感应异常DNA结构并实施相应反应的机制;其中,检验点衔接因子（mediators）及染色质结构,尤其是核小体组蛋白的共价修饰在调控ATM／ATR活性,促进ATM／ATR与底物间的相互作用以及介导DNA损伤位点周围染色质区域上多蛋白复合物在时间与空间上的动态形成发挥着重要的作用。同时,人们也开始发现DNA损伤检验点途径与DNA损伤修复、基因组稳定性以及肿瘤发生等过程之间某些内在的联系。该反应途径在通过协调细胞针对DNA损伤做出各种反应的基础上,直接或间接地参与或调控DNA损伤修复过程,并与DNA损伤修复途径协同作用最终保证染色体基凶组结构的完整性,而检验点途径的改变,则会引起基因组不稳定的发生,包括从突变频率的提高到大范围的染色体重排,以及染色体数量的畸变。如：突变发生在肿瘤形成早期,会大大增加肿瘤发生的几率。文章将对DNA损伤检验点途径机制及其对DNA损伤修复、基因组稳定性影响的最新进展进行综述。     

DNA甲基化调控炎症反应干预As斑块稳定性的研究进展

动脉粥样硬化(As)斑块破裂是导致急性心脑血管事件发生的首要原因。既往对斑块破裂的基础研究多集中于细胞和分子水平,从表观遗传学角度阐述的研究较少。DNA甲基化作为表观遗传学修饰的主要方式之一,可在不改变基因核苷酸序列的情况下影响基因的表达。综合目前研究来看,炎症反应在斑块破裂过程中起关键性作用,而DNA甲基化对炎症反应又起重要的调控作用。因此,改变DNA甲基化状态来调控炎症反应干预As斑块稳定性,有望成为防治As等心脑血管疾病的有效途径之一。本文主要围绕与As炎症反应密切相关的几种炎症免疫细胞及炎症因子等方面,对近年来DNA甲基化调控炎症反应干预As斑块稳定性的研究进展作一综述。     

DNA 去甲基化机制的研究进展*

DNA甲基化作为动植物体内一种重要的表观遗传修饰形式,在调控基因表达、维持基因组的稳定性等方面发挥重要的生物学作用。固有DNA甲基化水平和模式的变化会导致生物的表型异常甚至死亡。而5-甲基胞嘧啶的水平和模式是由DNA甲基化和去甲基化共同决定的。DNA去甲基化可以分为主动去甲基化与被动去甲基化,而基因组甲基化模式的形成主要依赖于主动去甲基化。本文综述了生物体内DNA主动去甲基化五种潜在机制:DNA转葡糖基酶参与的碱基切除修复途径、脱氨酶参与的碱基切除修复途径、核苷酸切除修复途径、氧化作用去甲基化与水解作用去甲基化。     

再谈关于DNA中碱基计算的规律及其应用

拜读了《生物学通报》2003年第38卷第5期54页卢龙斗等老师撰写的“关于计算DNA中各种碱基比例试题类型分析”一文后，颇有顿悟，现将本人的有关想法整理出来，以供各位老师商酌。     

序列依赖的DNA局域结构和DNA弯曲

单晶Ｘ射线衍射技术分析表明,ＤＮＡ双螺旋并不是理想的均匀螺旋,而是存在明显的局部偏差。一般认为ＤＮＡ双螺旋携带着两种遗传信息：其一,遗传信息本身,以三联体密码写成,用来确定蛋白质顺序;其二,选择性表达指令,诸如转录调控过程中基本因子,活化子等识别有特定碱基顺序的ＤＮＡ区。后者或许就是靠ＤＮＡ螺旋结构的局部偏差和弯曲。理解这种偏差和弯曲的根源,并提出从ＤＮＡ序列预测其局域结构和弯曲的模型已成为人们关注的重点。１ＤＮＡ的局域结构１．１ＤＮＡ局域结构参数的定义Ｄｉｃｋｅｒｓｏｎ［１］等按照１９８８年在…     

76种细菌DNA双链碱基使用频率的比较及其意义

应用生物信息学方法,对已完成测序的76种细菌基因组进行比较,分析细菌基因组中编码区及密码子上碱基使用频率情况,结果显示：1.先导链与滞后链上在编码区的碱基使用频率无明显差异且显著正相关;2.先地链与滞后链在第一,第二,第三密码子碱基使用频率基本一致且显著正相关,结果表明,选择压力及自然突变对DNA双链总体碱基分布的影响相等。