高中生物学中与DNA有关的6类酶

高中生物学中涉及到与DNA有关的6类酶：DNA酶、解旋酶、DNA聚合酶、逆转录酶、限制性核酸内切酶和DNA连接酶。通过查阅文献,对这6类酶的有关知识作一综述,并提出了相应教学建议,以期对同行的教学提供帮助。     

DNA连接酶Ⅲ在线粒体基因组完整性保持中的作用

真核DNA连接酶(DNA ligase)通过催化ATP依赖的双链DNA切口连接而在DNA复制、重组和修复过程中发挥了重要作用．DNA连接酶Ⅲ(Lig3)是一种独特性的连接酶,既可定位于细胞核,又可定位于线粒体．Lig3通过与DNA修复蛋白XRCC1作用而参与了碱基切除修复和其他单链断裂修复．但Lig3以XRCC1不依赖方式在线粒体DNA完整性保持方面发挥了更为重要的作用．这些研究为Lig3功能和DNA修复研究提供了新的视野．     

DNA连接酶同工酶的研究进展

DNA连接酶是生物体内重要的酶,其所催化的反应在DNA的复制和修复过程中起重要作用. DNA连接酶分为两大类：一类是利用ATP的能量催化两个核苷酸链之间形成磷酸二酯键的依赖ATP的DNA连接酶,另一类是利用NAD⁺的能量催化两个核苷酸链之间形成磷酸二酯键的依赖NAD^＋的DNA连接酶.研究发现,细菌的DNA连接酶都是依赖NAD^＋的, 且有非常相似的序列和相近的分子质量,其酶分子分为两个功能区：N端区与NAD^＋结合形成酶-腺苷酸中间物;C端区催化两条DNA链的连接.所有真核生物的DNA连接酶都是利用ATP提供能量,且一种真核生物含有多种DNA连接酶,不同的DNA连接酶催化不同的DNA修复和复制过程：DNA连接酶Ⅰ的作用是将岗畸片段连接起来形成完整的DNA链以及进行碱基切除修复(BER);DNA连接酶Ⅲ主要是在DNA修复中起作用,即催化单核苷酸碱基切除修复.DNA连接酶Ⅱ可能是DNA连接酶Ⅲ的一个片段.     

DNA连接酶、RNA连接酶、多核苷酸激酶和DNA聚合酶的同时分离纯化

本文报道从T4amN82噬菌体诱导的大肠杆菌E.coliB 同时分离和纯化四种酶的一般方法。先用硫酸链霉素沉淀把RNA连接酶,DNA连接酶与多核苷酸激酶和DNA聚合酶加以分离。然后用DEAE纤维素柱层析把DNA连接酶与RNA连接酶加以分离,用DEAE-Sephadex-A50柱层析把多核苷酸激酶与DNA聚合酶加以分离。本文着重介绍T4DNA聚合酶的分离纯化。     

多胺在DNA生物合成中的作用

多胺存在于每个细胞之中,由细胞自身合成,并受控于细胞内外的许多因素。近十年来发现多胺在DNA生物合成中具有重要的调控作用,引起了人们的关注。本文主要评述多胺对DNA生物合成过程的影响,以及多胺对DNA聚合酶、DNA促旋酶、拓扑异构酶、DNA连接酶和胸腺嘧啶核苷激酶的作用机制。     

高等植物线粒体DNA的制备方法

自从六十年代发现线粒体DNA(mtDNA)以来,mtDNA在遗传上的功能引起了广泛的重视。由于线粒体具有自已的基因组,能够自我复制,又能编码一些酶,比如生物氧化链上的一部分酶的亚基就是由线粒体基因编码的,可以推测生物的某些性状的表达可能与mt-DNA有关;另外由于实现线粒体基因组的复制与表达所需的许多酶又是由核基因编码的(如DNA聚合酶,RNA聚合酶、DNA连接酶等),可以推测     

DNA组装技术

DNA组装是合成生物学研究的核心技术。随着合成生物学的发展,研究者开发了依赖于DNA聚合酶或DNA连接酶的不同DNA组装技术;为了降低组装成本和便于实现DNA组装的自动化,也发展了一些非酶依赖的DNA组装技术;而几百kb到Mb的大片段DNA的组装则多数依赖于微生物体内重组。文中主要综述了酶依赖、非酶依赖和体内同源重组三类DNA组装技术及其发展情况。     

寻找克隆基因的探针

基因表达和DNA复制应用到基因克隆的具体方法和技术及其概念在不断发展变化。首先DNA是应用纯化了的限制性内切酶在核酸序列上的特异部位切割下来的DNA片段,许多DNA片段用DNA连接酶把它们拼接成克隆工具。限制性内切酶和DNA连接酶在进行筛选时已加以纯化了,这两种酶在商业上是有价值的。     

RAPD条件优化及天麻基因组DNA多态性分析

建立了RAPD扩增条件快速优化程序与方法．并应用于天麻基因组DNA扩增条件的优化及多态性的测定：获得了天麻基因组DNA的RAPD扩增优化条件和DNA指纹图谱;分析了模板DNA、引物、dNTP、Taq DNA聚合酶等的浓度和退火温度对RAPD扩增的影响．结果表明：天麻基因组DNA用引物S1扩增的片段具有更明显的多态性,这种指纹图谱更适合于天麻遗传分化研究;而用引物S12扩增的DNA指纹图谱具有更大的相似性,这种指纹图谱更适合于天麻真伪鉴别．该方法使RAPD扩增条件优化过程实现了程序化和数量化,是获得RAPD优化条件的简便快速、经济实用方法．应用该方法进行RAPD扩增,可获得图谱清晰、稳定可靠的实验结果．     

番茄随机扩增DNA多态性体系的条件优化

利用改进的SDS法提取代号为03748的栽培番茄叶片基因组DNA。对影响番茄随机扩增DNA多态性（RAPD）扩增结果的因素进行了分析,确定了模板、Mg^2＋、dNTPs、引物和Tap DNA聚合酶的适宜浓度及反应的最佳循环次数。实验结果表明,在以下条件下,番茄的RAPD扩增效果较好：20μL反应体系中使用20-40ng的模板、1．5-2．0mmol／L的Mg^2＋、0．15＋0．20μmol／L的dNTPs、0．15-2．0μmol／L的引物、1．0U的Taq DNA聚合酶;94℃预变性5min,然后经94℃变性1min、360℃ 1min、720℃ 1．5min,进行35个循环,最后在72℃时再延伸10min。     

动物细胞DNA聚合酶的研究新进展

本文主要介绍动物细胞中四种依赖于DNA的DNA聚合酶(简称DNA聚合酶)的结构、功能及其在DNA复制和修复作用中的研究现状。     

DNA指纹技术在污染土壤生态毒理诊断中的应用

生物标记物能在细咆或分子水平上指示暴露．效应关系,是进行污染土壤生态毒理诊断的主要技术手段之一。随着分子生物学技术的飞速发展,出现了一系列以聚合酶链式反应为基础的、在分子水平上检测污染物质导致的生物体DNA损伤的DNA指纹技术。DNA指纹技术的主要类型有：随机扩增多态性DNA（RAPD）、聚合酶链式反应．单链构象多态性（PCR-SSCP）、扩增片段长度多态性（AFLP）、任意引物聚合酶链式反应（AP—PCR）、差异显示反转录聚合酶链式反应（DDRT）、短DNA重复序列（SSR）及限制片段长度多态性（RFLP）等。这些技术与检测基因突变、染色体畸变和损伤为主的一系列经典研究方法如彗星分析、微核实验等相比具有简便、快速、灵敏等优点。本文着重介绍了随机扩增多态性DNA、聚合酶链式反应．单链构象多态性、扩增片段长度多态性3种重要的DNA指纹技术在污染土壤诊断中的应用。     

极端嗜热古菌———芝田硫化叶菌DNA 连接酶的生化性质

极端嗜热古菌———芝田硫化叶菌 DNA 连接酶 (Ssh 连接酶 ) 的最适辅因子为 ATP ,在 dATP 存在时,该酶也能表现出较弱的连接活性 . ATP 或 dATP 都能够使该酶发生腺苷化,腺苷化的 Ssh 连接酶能够将腺苷基团转移至含切刻的 DNA 上 . 电泳迁移率改变实验表明, Ssh 连接酶能够结合双链 DNA ,且与含切刻及不含切刻的 DNA 结合的亲和力相同,但不结合单链 DNA. 酵母双杂交实验显示,硫磺矿硫化叶菌 ( 与芝田硫化叶菌亲缘关系很近 ) 的 DNA 连接酶,与该菌所含的 3 个增殖细胞核抗原 (PCNA) 同源蛋白中的一个 (PCNA-1) 有相互作用,而与另外 2 个同源蛋白 (PCNA-like 和 PCNA-2) 则无相互作用 . 在古菌中高度保守的 Sac10b 蛋白家族成员 Ssh10b 能够激活 Ssh 连接酶的活性,而硫化叶菌中的主要染色体蛋白——— 7 ku DNA 结合蛋白 (Ssh7) 则对该酶活性没有影响 .     

线粒体DNA聚合酶的起源研究

随着新的DNA聚合酶A家族成员的加入,家族内部的系统发育关系需要重新检查。分析显示：在真核生物演化的不同阶段,线粒体DNA聚合酶基因可能通过水平基因转移方式起源于不同类群的生物。原始真核生物线粒体DNA聚合酶基因可能来源于细菌,植物线粒体DNA聚合酶基因可能从质粒获得,而真菌和动物线粒体DNA聚合酶基因可能起源于T3/T7相关噬菌体。     

一种DNA扩增的新技术： 利用热稳定的Bst DNA聚合酶驱动跨越式滚环等温扩增反应

Bst DNA聚合酶具有热稳定性、链置换活性及聚合酶活性,在体外DNA等温扩增反应中起重要作用. 本文利用Bst DNA聚合酶的5′→3′聚合酶、核苷酸（末端）转移酶及链置换酶活性发展了一种新的体外环式DNA扩增技术跨越式滚环等温扩增(saltatory rolling circle amplification,SRCA)．在SRCA反应中,Bst DNA聚合酶以上游引物P1为模板合成其互补链RcP1,并和P1形成双链DNA|之后,Bst DNA聚合酶用其核苷酸转移酶活性在其P1的3′末端沿5′→3′方向随机掺入脱氧核糖核苷酸聚合形成寡聚核苷酸（dNMP)m序列,即DNA的合成反应跨越了RcP1 与下游引物P2之间的缺口|然后,以下游引物P2为模板形成互补序列（RcP2）;接着,Bst DNA聚合酶继续将脱氧核糖核苷酸随机添加到RcP2的3′末端,形成（dNMP)n序列．继而,Bst DNA聚合酶以RcP1为模板,继续催化聚合反应合成互补新链,并通过其链置换酶活性替换P1|如此往复,形成［P1-(dNMP)m-RcP2-(dNMP)n …］序列．本文通过电泳、酶切、测序等方法对扩增产物进行分析,演绎出上述扩增过程,并就工作原理进行了讨论．该反应可能对开发等温扩增技术检测微生物有一定助益,也为解释环介导等温扩增技术中假阳性反应和滚环等温扩增反应中的背景信号提供了线索．     

泛素E3连接酶接头蛋白SPOP和MDM2在DNA损伤修复中的作用

DNA损伤修复是维持细胞基因组稳定性和完整性的基础,越来越多的研究发现,E3泛素连接酶在DNA损伤修复中起着重要的作用.该文将介绍DNA损伤修复的机制、DNA损伤修复与疾病的关系、及E3泛素连接酶接头蛋白MDM2和SPOP在DNA损伤修复中的作用.重点围绕DNA损伤修复的两条通路:E3泛素连接酶接头蛋白SPOP与ATM...     

利用Taq DNA聚合酶直接从双链RNA模板中扩增靶序列

利用Taq DNA聚合酶既具有DNA聚合酶活性义具有反转录酶活性的特点,探索了在Taq DNA聚合酶单独作用下以双链RNA为模板进行PCR反应的条件。结果表明靶序列长度为277 bp、369 bp、987 bp时,均可直接进行PCR扩增;短片段序列扩增的退火温度在47．0℃、47．9℃、50．2℃、52．6℃、54．9℃、56．7℃条件下,均可有效扩增,而长片段序列扩增的退火温度在50．2℃、52．6℃、54．9℃、56．7℃条件下,也可扩增出相应的靶序列。这一结果提示利用Taq DNA聚合酶可以dsRNA为模板直接扩增目的片段,尤其是短片段的扩增。     

额外的错配碱基提高T4 DNA连接酶等位特异性连接

连接是一种主要的DNA处理过程。由于较低的商业成本以及核酸底物识别的灵活性,T4 DNA连接酶被广泛应用于生物分子工程,特别是特定核酸序列的等位特异性连接检测。本文评估了在T4 DNA连接酶介导的连接反应中,引入额外的错配碱基对所产生的影响。设计了超过150组DNA/DNA或DNA/RNA带有的额外错配碱基对的组合。结果发现,引入额外的错配碱基对后,T4 DNA 连接酶在DNA/DNA连接中特异性可提高60倍以上,而在DNA/RNA连接中特异性只能提高2倍。在等位特异性连接中,有的错配碱基对可使T4 DNA连接酶的特异性提高600多倍。     

DNA末端硫修饰依赖的体外大片段DNA连接法

【背景】DNA组装技术是基因组合成中的一个关键技术。探索低成本、高效率的基因组合成技术一直是合成生物学的重要研究领域。在某些细菌如变铅青链霉菌中,DNA上有磷硫酰化修饰(简称硫修饰),而在另一些细菌如天蓝色链霉菌中存在一种含有硫修饰识别结构域(sulfur-binding domain, SBD)的识别蛋白,可以特异性识别DNA上的硫修饰,这启发了我们发展出一种新的DNA组装技术。【目的】探究在DNA末端硫修饰的连接中,T4 DNA连接酶与SBD相融合蛋白和单独的T4 DNA连接酶相比,是否有更高的连接效率。【方法】根据同源重组原理,设计硫修饰引物,扩增硫修饰的DNA片段。构建T4 DNA连接酶与SBD融合蛋白的3种表达载体T4-linker-SBD(Hga)、T4-linker-SBD(Spr)和T4-linker-SBD(Mmo),表达纯化以上3种融合蛋白。比较3组浓度梯度(2.4、0.24、0.024 mg/mL) T4 DNA连接酶与融合蛋白在2.5 kb和8.0 kb DNA片段连接上的差异。【结果】DNA末端硫修饰的2.5kb和8.0kb的两端片段均能扩增,而且3种融合蛋白...     

DNA引发酶及其在肿瘤增殖和治疗中的作用

DNA聚合酶不能从游离的核苷酸开始合成DNA链,由DNA引发酶合成约7～10个核苷酸的RNA引物．DNA聚合酶利用引物提供自由的3′-OH末端合成新的DNA链。DNA引发酶在DNA复制的起始中起重要作用,而DNA复制是肿瘤细胞增殖的关键,抑制DNA引发酶活性,使引物的合成或延长受阻．DNA复制受抑制,肿瘤细胞不能增殖,从而达到抗肿瘤的目的。因此DNA引发酶是抗肿瘤药物研究的一个理想靶点。