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。     

密码结构域及其功能表现

能组织成超级结构的各种序列组块,因其具有特定一级序列、或者具有某种卷曲的螺旋构象和某种非β螺旋结构,可以作为有特异功能的结构域、被特异的结合蛋白质识别和结合,因而可称为密码结构域,密码结构域作为特异的分子相互作用和过程的遗传指令,参与细胞周期的各种事件乃至发育和分化过程中基因有区别的表达.     

寡核苷酸诱导的定点突变

蛋白质工程是生物技术中正在开发的一个新领域。由于它是一门从改变基因入手,制造新的蛋白质的技术学科,因此改变基因的方法就成为蛋白质工程的主要内容之一。 十年来由于重组基因和DNA序列分析方法得到成功,因此很多科学家的注意力都集中到研究DNA编码区域序列结构与功能的关系,发展了各种体内,体外突变方法。改变某一特定区域的DNA结构,用以确定DNA特定区域的功能。     

氨酰-tRNA合成酶专一性识别的进化

氨酰-tRNA合成酶(AARS)是一类在蛋白质合成过程中起着重要作用的酶,它通过与tRNA及其相应氨基酸的专一性识别作用,使得基因序列能够被精确地翻译成蛋白质序列.然而,氨酰-tRNA合成酶的这种识别作用既有专一性,也具有“兼容性”.氨酰-tRNA合成酶的这种双重性质不仅与其结构的进化有关,而且还与其所处的各类生物的不同进化阶段有关.AARS似乎经历了一个由“模糊专一性”（多重专一性）到“精确专一性”（单一专一性）的演变历程.     

锌指蛋白的设计及其应用

人工设计的锌指蛋白一般包括两个结构域：DNA结合结构域和效应结构域。DNA结合结构域主要采用对DNA序列特异性识别结合的C2H2型锌指结构域,而功能结构域常常采用某些转录激活结构域、转录抑制结构域或某些酶的活性结构域。这样进行设计的锌指蛋白就可以在特定的核酸序列上行使相应的功能,这对于目的基因的表达调控及蛋白质与核酸的相互作用研究提供了新的思路。     

Ⅱ型限制性核酸内切酶的性质

限制性核酸内切酶(以下简称限制酶)是一类水解DNA的磷酸二酯酶。因为它能识别特定的碱基序列并能在特异位点切割DNA,在分子生物学、遗传工程等研究中已成为一种极有用的工具酶,并为研究蛋白质与核酸的相互作用提供了一个理想的模型。限制酶是在研究噬菌体与寄主相互关系这个问题时发现的。Meselson等人在1968年从大肠杆菌K_(12)中分离到第一个限制酶。从1968年至今,已发现了近500种限制酶,具有103种不同的专一性。     

植物MYB蛋白与其靶定DNA结合位点之间的相互作用

MYB转录因子是植物转录因子中最大的家族之一,在植物生长发育和对环境胁迫的应激反应中发挥重要作用。MYB蛋白通过识别和结合特定的DNA序列调控靶基因的表达,进而发挥其多样性的作用。近几十年来,MYB蛋白与其靶定DNA结合位点之间的相互作用研究取得了很大的进展。主要综述了植物MYB蛋白与DNA的结合特性及其DNA结合位点的序列特异性,并对检测蛋白质与DNA之间相互作用的新兴技术做了简要阐述。     

新生肽链的折叠

1 意义核酸是遗传信息的承担者,遗传信息存储于以双股螺旋结构形式存在的DNA分子的核苷酸序列之中,通过DNA的复制而世代相传。而丰富多采的生命活动则主要通过多种蛋白质的功能活动所体现。遗传信息由核酸分子中特定的核苷酸序列向蛋白质的单向传递,表现为蛋白质分子特定的氨基酸序列和空间结构。通常称为分子生物学的中心法则。不仅生命的正     

人工转录因子研究进展

转录因子是真核表达调控中非常重要的一类反式作用因子,通常由DNA结合结构域与效应结构域两部分组成,研究发现这两个结构域可以各自独立发生作用。基于转录因子的这种结构特点,可以人为地选择针对特定序列的DNA结合结构域与具有特定作用的效应结构域构建人工转录因子。目前人工转录因子的DNA结合结构域多为C₂H₂ 型锌指结构,每一个锌指单元由大约30个氨基酸组成,识别DNA双螺旋大沟中相连的3bp序列,并可通过氢键作用与相应的碱基结合;多个锌指可以串联成簇,从而识别并结合较长的DNA序列区域。常见的人工转录因子的效应结构域有激活结构域以及抑制结构域,不同的效应结构域赋予人工转录因子不同的功能。目前人工转录因子已经在基础研究、药物设计以及基因治疗等领域得到了广泛的应用。     

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。     

On Structure and Function of Homeodomain

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;该序列编码的氨基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。本文综述了有关的一些最新进展,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同源域的跨膜转运及其在神经元分化中的作用等。（一）经过高分辩率的核磁共振技术和晶体Ｘ射线衍射技术研究发现：它的结构包括螺旋Ｉ、螺旋Ｉ与Ｉ之间的连接环、螺旋Ｉ、转折区、螺旋ＩＩ、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行状态,螺旋ＩＩ、ＩＶ则与前两个螺旋垂直排列,而螺旋Ｉ与ＩＩ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个碱基对的ＤＮＡ双螺旋之间结合的模型。该模型显示：Ａｎｔｐ的识别螺旋（螺     

分子生物学技术讲座（二）——分子克隆中所用的酶

限制性内切酶及其它DNA与RNA修饰酶是分子克隆技术的基本工具。1限制性内切醉和DNA甲基化酶限制性内切酶能特异地结合于一段被称为限制性内切酶识别序列的特定的DNA序列或附近的序列,并在此切割DNA双链。它可以分成3类：Ⅰ类和Ⅲ类在同一蛋白分子中兼有修饰（甲基化）作用及依赖于ATP的限制（切割）活性。Ⅰ类酶结合于识别序列,但随机切割DNA;Ⅲ类酶能在识别序列位点切割DNA。在分子克隆中1类和皿类酶都不常用。D类限制一修饰系统限制性内切醇和修饰（甲基化）酶不在同一蛋白分子中,限制性内切酶能专一地切割识别序列,并不依…     

转录激活蛋白的分子结构研究进展

在转录激活蛋白分子中,DNA结合区和转录激活区分别位于两个结构域中。DNA结合区有三种基本结构,即螺旋-转折-螺旋结构、锌指结构和亮氨酸拉链结构。DNA结合区的结构特征决定着DNA-蛋白质相互作用的特异性。转录激活区为带负电的亲水性α-螺旋结构,激活作用的强弱取决于激活区的负电性和空间结构。     

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。     

数据与计算驱动的蛋白质元件预测和设计

为实现特定合成生物系统,需要使用恰当的蛋白质元件,即具有所需的特异性分子识别、酶催化活性等功能的天然蛋白质或工程改造蛋白质。以转录因子所识别的DNA序列的预测以及蛋白质-小分子特异性结合口袋的预测和设计为例,介绍计算方法在蛋白质功能预测和设计中的作用。强调了不同类型计算工具的整合以及它们与生物背景知识整合、计算方法通用性和准确性之间的平衡;讨论了有待解决的问题、计算的潜力和新方法的发展需求。     

基于统计CPG岛的基因预测方法

随着以功能基因组学和蛋白质组学为主要研究内容的后基因组时代的来临,人们面对着生物信息的数据呈指数增长,如何通过有效的计算方法由核酸和蛋白质的序列推导出它们的结构和功能,特别是识别DNA序列中编码蛋白质的基因预测问题是迫切需要解决的研究课题之一.本文在CpG岛对研究基因编码的特殊生物意义下,通过三种方法确定CpG岛的位置,并在此基础上,结合一种新的DNA序列字母向量,利用信息熵离散量预测基因序列,提高了识别基因编码的效率,而且计算的时间有显著的减少.     

一种特异识别SV40启动子的人工转录因子的构建

转录因子是真核表达调控中非常重要的一类反式作用因子,通常由DNA结合域与效应域两部分组成,而锌指结构是DNA结合域的常见组成单元。人工转录因子就是基于转录因子的这种结构特点,人为地选择针对特定序列的DNA结合域与具有特定作用的效应域组合而成。利用噬菌体展示技术,筛选到与SV40启动子上9bp序列特异结合的锌指结构,再连接KOX1的KRAB域构建了一种人工转录因子。转染实验表明它对SV40下游的报告基因的表达有很显著的抑制作用。     

人红细胞生成素受体的研究进展

人红细胞生成素受体(hEPOR)是位于相对成熟阶段人体红系祖细胞表面的跨膜蛋白,它能专一性结合人红细胞生成素(hEPO),将促进细胞生长、增殖和分化的信号传导到膜内,该过程涉及了hEPOR自身及部分相关蛋白的磷酸化.hEPOR具有一些与其功能相关的保守结构,它的氨基酸序列与鼠EPOR(mEPOP)高度同源.EPOR因为膜外R129C突变或结合特定蛋白质而具有组成型活性.EPOR还与红白血病等多种血液病密切相关.     

染色质免疫沉淀技术——一种研究基因表达调控的工具

染色质结构在基因表达调节中起着重要的调节作用。利用甲醛固定活细胞中的DNA与蛋白质,通过免疫沉淀分离复合物的染色质免疫沉淀法是研究体内DNA和蛋白质相互作用的一种新方法,它不仅可用来研究体内反式因子与DNA的相互作用,也可以用来研究组蛋白修饰与基因表达的关系,从而分析蛋白质及其体内的DNA结合序列。目前,该方法在染色质结构研究中获得了广泛的应用。