蛋白质与DNA相互作用的结构研究

蛋白质与核酸相互作用是生命体内两类最重要的生物大分子,它们之间的相互作用是行使细胞功能的关键,例如:基因复制、转录以及蛋白质的表达翻译等。目前有很多基于蛋白质与DNA复合物的结构研究,这些研究表明蛋白质-DNA的相互作用有很多种方式,所以并不能采用某一种规则或者算法来预测蛋白质与DNA的相互作用,本文主要综述了蛋白质与DNA的相互作用的常用数据库以及结构的特点。     

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。     

DNA纳米舱可逆开关的性质与应用

由于生物大分子的一些特殊物理、化学属性,蛋白质、核酸等一类生物分子被广泛应用于制备各种纳米结构与器件,但是基于生物分子集体动力学性质的纳米器件还没有真正开发出来。本文讨论一种在表面上自组装形成的具有可逆开关性质的DNA纳米舱结构。由于DNA杂交动力学集体行为的一些特性,此纳米舱可以对小分子进行有效的禁闭和释放,从而可能被应用于开发DNA序列检测芯片的基本元件。我们的研究表明,根据此纳米舱的工作原理制造的DNA检测器件可以探测到一个碱基对的错配,其选择性远高于传统的DNA芯片,同时检测灵敏度也有一定的提高。这个研究结果开创了发展不需要荧光标记的DNA芯片的新思路。     

DNA树枝状大分子有效运输免疫刺激剂CpG

DNA纳米结构由于其结构稳定性、精确可控的尺寸、和良好的生物相容性,近年作为新型药物运输载体受到广泛关注。本研究中,我们设计了一种DNA树枝状结构,具有多分支、组装速度快、产率高等优良特性。我们采用这种DNA树枝状结构携载具有免疫刺激功能的寡核苷酸序列(CpG序列)。通过层层组装的方式,在没有酶催化的条件下,快速组装该DNA纳米结构。对组装的各层结构进行系列表征,证明DNA树枝状大分子具有很均一的形貌。MTT细胞活力测定实验验证该组装结构对于小鼠巨噬细胞RAW264.7的无毒性。利用共聚焦显微镜研究运载CpG序列的DNA树枝状大分子的细胞摄取效果。研究表明,DNA树枝状大分子能够有效增加细胞对于核酸免疫药物的摄取,增强CpG序列进入细胞的能力。在酶联免疫吸附反应(ELISA)检测中,由CpG特异刺激引起的细胞因子——肿瘤坏死因子(TNF-α),DNA树枝状大分子运载的CpG序列,比单链CpG序列能够引起更高的免疫因子释放。DNA树枝状大分子是很有前景的药物递送载体。     

RNA序列测定始末

一、历史的回顾 生物大分子的序列分析,即一级结构的测定,是分子生物学的核心问题,许多科学家为之呕心沥血奋斗终生,取得了巨大成就。 1963年著名的英国科学家Sanger和Thompson揭开了生物大分子序列分析的帷幕,成功的测出了胰岛素51个氨基酸的顺序,获得了1968年诺贝尔奖。1965年Holley等用经典法测定了酵母tRNA~(Ala)的75个核苷酸的全序列。同年Sanger又创造了测定RNA的指纹图谱法,但DNA序列测定的研究工作进展缓慢。     

生物大分子质谱电离技术的突破及核磁共振三维结构测定方法的建立——2002年诺贝尔化学奖简介

2002年诺贝尔化学奖授予了质谱和核磁共振领域的三位科学家以表彰他们对生物大分子鉴定及结构分析方法做出的贡献．其中两位科学家J．B．Fenn和K．Tanaka分别发展了生物大分子质谱分析的软解吸电离方法;另一科学家K．Wüthrich则将核磁共振技术成功地应用于生物大分子如蛋白质的溶液三维结构测定．他们的研究成果已使质谱和核磁共振技术成为生物大分子强有力的研究手段,极大地促进了生物大分子的研究进程,必将对整个生命科学研究产生深远的影响．     

生物大分子从头合成和设计的研究进展

生物大分子指生物体内存在的DNA、蛋白质、多糖等物质,其对生物体正常生命活动至关重要.从头合成和设计技术在生物大分子的合成和结构设计上具有自由度高、前体简单等特点,能够按照特定研究目的对生物大分子进行全新设计和高效合成.近年来,从头合成与设计技术在人造基因组合成、新型蛋白质类药物设计、糖缀合物合成等领域已开始受到重视.基于生物大分子从头合成和设计技术,可以定向制备全新设计的DNA或全新的基因表达产物,以及具有识别功能的糖链或糖缀合物,将大大推进诸如细胞因子模拟物、基因治疗递送载体等生物活性物质的开发,为人工生物系统的构建、罕见疾病的治疗等提供新的解决方法.本文就DNA、蛋白质和多糖的从头合成和设计进行了综述,阐述了相关方法及应用,最后概括分析了三者之间的关系.     

以胶原蛋白为例浅述古蛋白质组学研究现状与未来*

蛋白质作为参与构建生物体的重要生物大分子,是生物功能与代谢的物质基础,同时蛋白质的序列信息又源自生物的遗传编码信息,因此是认识生物演化本质的重要研究对象。近年来,随着质谱技术的发展,获取生物化石中的古蛋白质序列信息不再遥不可及,这为在形态学与DNA序列信息缺乏的条件下对古生物的认识提供了一条新途径。胶原蛋白(Collagen)在动物骨骼中极为丰富,又因为其特殊的结构,易于在化石中保存,故已成为古蛋白质组学研究的重要对象。本文将以胶原蛋白为例,对古蛋白质组学现有的研究方法与已经取得的研究成果进行总结,并对古蛋白质组学目前面临的挑战与困难及未来研究趋势进行讨论,旨在展示古蛋白质组学的应用潜力,并探讨其在生物演化研究中的意义。     

生物大分子动态修饰前沿进展

正生物大分子,包括核酸、蛋白质、多糖等,是组成生命体系的基本元件。这些元件的序列信息决定了生物大分子的基本功能,但它们在生理活动或异常病理活动中的作用受到动态化学修饰的精细调控。生物大分子动态化学修饰是目前生命科学研究进展最为迅速的前沿研究领域,推动了表观遗传学的发展。化学修饰多态性决定了生物大分子动态修饰的复杂多样性,如发生在DNA分子上的化学修     

遗传信息传递的晶体学解密

生物大分子(如蛋白质等)在生物体内行使功能必须要保证其立体结构的正确性。作为研究大分子高级结构的主要手段,结晶技术结合X-射线衍射技术、核磁共振技术以及电镜技术被普遍应用于高级结构的数据分析。随着这些技术的进一步完善,目前已经能完成蛋白质与配体的共结晶。遗传信息从最原始的DNA或RNA传递到以蛋白质的形式呈现功能的过程是由众多酶或蛋白质复合体催化的多步骤进程,解析其中重要元件的空间结构推动了对这些酶反应机理的深入研究。主要阐述结晶技术在遗传信息传递过程中关键酶或蛋白质复合体的研究中的应用。     

2002年诺贝尔化学奖"对生物大分子仪器分析方法的重大贡献"简介

20 0 2年诺贝尔化学奖授予了三位在生物大分子研究领域作出突出贡献的科学家 :美国科学家约翰·芬恩 ,日本科学家田中耕一以及瑞士科学家库尔特·维特里希 ,以表彰他们创造性地应用物理化学分析法对生物大分子进行结构分析测定的研究。其中芬恩和田中发明了“对生物大分子进行确认和结构分析方法”和“对生物大分子的质谱法” ,维特里希则是开创了“利用核磁共振测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。     

基于量子进化算法的RNA序列-结构比对

多序列比对是计算分子生物学的经典问题,也是许多生物学研究的重要基础步骤．RNA作为生物大分子的一种,不同于蛋白质和DNA,其二级结构在进化过程中比初级序列更保守,因此要求在RNA序列比对中不仅要考虑序列信息,更要着重考虑二级结构信息．提出了一种基于量子进化算法的RNA多序列-结构比对程序,对RNA序列进行了量子编码,设计了考虑进结构信息的全交叉算子,提出了适合于进行RNA序列-结构比对的适应度函数,克服了传统进化算法收敛速度慢和早熟问题．在标准数据库上的测试,证实了方法的有效性．     

DNA与个体发育调控(1)

多细胞生物的身体都是由一个细胞发育而来的,因此该细胞内的遗传物质DNA应携带有建造身体结构的全部信息指令。然而,在DNA序列中却只有为基因编码的序列,以及控制基因表达时间、地点、多少的调控序列,并没有如何建造身体的具体信息指令。DNA的蓝图作用,是通过各种蛋白质分子的顺序表达来形成各种类型的细胞,同时通过一些细胞分泌的信息分子指挥周围细胞表达出能够产生机械力的蛋白质分子,让细胞按照特异方式彼此结合,从而实现个体发育的精准调控。     

生物螺旋结构的奥妙与应用

在生物界,螺旋结构是生物结构的基本形态之一,无论是宏观的动物、植物界,还是微观的微生物;无论是染色体,还是生物大分子如DNA和蛋白质分子,都有螺旋形结构,它激发了人类越来越多的创造灵感,为人类的发明创造提供了有益的启示,如设计的螺旋形楼梯、新颖的高楼、水轮机导管、锄草机上的切刀等。     

嗜热细菌的分子遗传学研究

嗜热细菌是极端环境微生物中发现最早、分布最广、研究得最多的一类。它们怎样适应于高温生活?这一生命的奥秘吸引着许多科学家。同时嗜热细菌的应用也在不断地开发。复旦大学遗传所嗜热细菌分子遗传学课题组已经继美国Cetus公司之后自行分离菌种,取得电泳纯的耐热的DNA多聚酶,小规模地投入生产。在嗜热细菌的基础研究中多数人的注意力围绕着生物大分子的特性,发现嗜热细菌和嗜温生物相比,它的蛋白质、DNA、tRNA以至于细胞膜、核糖体等都更为耐热,并研究了耐热性     

生命世界的螺旋法则

从决定生命性质的DNA结构、表达功能性状的蛋白质基本结构,及至我们赖以生存的食物的主要组分——淀粉,螺旋结构出现的频率之高足以让人类惊讶。生物大分子DNA、蛋白质、淀粉、纤维素的结构中都存在着     

非编码保守DNA序列形成与演化机制

作为一种系统进化足迹,基因组非编码保守DNA序列受到极大关注。由于非编码保守DNA序列很可能与转录因子或特异蛋白质相互作用,直接参与调控基因表达或稳定染色体结构等重要的生命活动。因此,它极有可能成为基因组研究的下一个新浪潮。在总结对生物非编码保守DNA序列的认识过程的基础上,详细阐述了非编码保守DNA序列形成与演化的模型及其分子生物学机制,进一步展望了非编码保守DNA序列在生物学研究中的应用前景。     

糖生物学研究进展

糖生物学是以生物大分子的组成部分糖链为对象 ,研究它作为生物信息分子在多细胞生物高层次生命活动中的功能。糖生物学 (glycobiology)这一名词是 1 988年由牛津大学生化系副主任德弗克 (Raymond ADwek)教授在《生化年评》上首次提出的 [1 ] ,这标志着糖生物学这一新的分支学科的诞生。同年 ,牛津大学研制成功了 N-糖链的结构分析仪 ,并商品化。1　糖生物学的发展历程糖与蛋白质、核酸和脂类作为生物分子中的 4大物质 ,早在 1个世纪前就已被人们认识 ,但科学家对它的研究却远远滞后于核酸与蛋白质。 60年代 ,科学家发现细胞表面密布糖链 …     

一种无桥的水平板型凝胶电泳

凝胶电泳是研究核酸、蛋白质等生物大分子的一项重要技术,也是DNA的限制性核酸内切酶切割片段的分析、分离、纯化的一种不可缺少的方法。虽然垂直(管柱型及板型)凝胶电泳早已被广泛应用,但它不能用低浓度琼脂糖凝胶分离大分子DNA。水平板型凝胶     

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。