解螺旋酶RECQL5的功能及其在肿瘤中作用的研究进展

目前,研究已在小鼠和人类中发现5个Rec Q基因家族成员,分别是Recql1、BLM、WRN、Recql4和RECQL5。其中,RECQL5具有抑制姐妹染色体交换、抑制同源重组修复、阻止双链DNA断裂以及与TOPⅡα的协同作用等功能。最近研究在缺乏RECQL5的Apcmin小鼠小肠和结肠中均发现有肿瘤生长,提示RECQL5蛋白与肿瘤的发生密切相关。此外,RECQL5可能是影响喜树碱(CPT)治疗结直肠癌效果的主要因素,并可能是以伊立替康为基础药物治疗结肠癌效果评估的潜在生物标记物。本文就解螺旋酶RECQL5的功能及其在肿瘤中作用的研究进展进行综述。     

BTR复合物在DNA损伤修复中的研究进展

Bloom综合征(Bloom syndrome,BS)是一种染色体紊乱型遗传病,BS患者具有基因组不稳定性、癌症易患性以及姐妹染色单体交换增多等重要特征。BS是由人体中BLM基因突变所致,该基因编码的BLM蛋白是一种Rec Q DNA解旋酶。BLM蛋白与DNA拓扑异构酶Topo Ⅲα、Rec Q介导的基因组不稳定蛋白1和2(Rec Q-mediated genome instability protein,RMI1和RMI2)紧密结合形成BTR复合物。该复合物能够抑制姐妹染色单体交换,维持基因组稳定性,在DNA复制、重组以及修复过程中发挥重要作用。现介绍BLM蛋白,并在此基础上对BTR复合物成员之间的相互作用以及其在DNA损伤修复中的作用进行阐述。     

CRISPR/Cas9技术敲除人前列腺癌PC-3细胞BLM解旋酶基因的研究

BLM解旋酶是人类RecQ解旋酶家族的重要一员,在DNA的复制、修复、重组、转录、端粒的维持等细胞代谢过程中具有重要的作用。BLM基因与前列腺癌易感性相关,可作为治疗前列腺癌的候选基因。该研究设计了5个Cas9/SgRNA载体,并通过T7E1酶筛选出活性最强的SgRNA3载体,利用脂质体LTX将其与供体载体共同导入前列腺癌PC-3细胞。BLa和Puro抗性筛选及荧光蛋白标记甄别获得带阳性标记的细胞。Western blot及RTq-PCR检测证明,前列腺癌PC-3细胞中的BLM解旋酶基因被成功敲除,为深入研究BLM解旋酶基因在前列腺癌中的作用提供了重要的科学数据。     

DEAD-box解旋酶在植物非生物胁迫响应中的功能研究进展

解旋酶广泛存在于从病毒到人类几乎所有已知的原核和真核生物体中,它们能利用NTP水解获得能量促进双链DNA/RNA解链。DEAD-box解旋酶是最大的解旋酶家族,在DNA复制、修复、重组、转录、核糖体发生和翻译起始等几乎所有涉及DNA/RNA代谢的细胞过程中均发挥重要作用。近年研究表明,DEAD-box解旋酶除具有持家基因功能外,还广泛参与植物生长发育及胁迫响应过程。目前,由解旋酶介导的胁迫应答具体机制依然不清晰。现重点介绍近年来高等植物DEAD-box解旋酶在非生物胁迫响应中的功能研究进展,同时探讨解旋酶参与胁迫应答的可能机制。     

大肠杆菌RecQ解旋酶的生物学活性分析

RecQ家族解旋酶是DNA解旋酶中高度保守的一个重要家族,在维持染色体的稳定性中起着重要的作用.人类RecQ家族解旋酶突变会导致几种与癌症有关的疾病.本研究旨在诱导大肠杆菌RecQ解旋酶体外表达,并应用生物化学和生物物理学技术研究大肠杆菌RecQ解旋酶的生物学活性.体外诱导表达获得纯度达90%以上并具有高活性的大肠杆菌重组RecQ解旋酶,其可溶性好;经生物学活性分析显示具有DNA结合活性、ATP依赖的DNA解链活性、DNA依赖的ATP酶活性.较之双链DNA(dsDNA),大肠杆菌RecQ解旋酶更容易与单链DNA(ssDNA)结合(P0.01),但与长度不同的dsDNA的结合特性有差异(P0.01)而与ssDNA没有差异(P0.05);大肠杆菌RecQ解旋酶对3种dsDNA的解链速率不同(P0.05);大肠杆菌RecQ解旋酶的ATP酶活性与辅助因子ssDNA长度也呈正相关(P0.01).这些研究结果将有助于阐明大肠杆菌RecQ解旋酶的分子作用机制,并为研究RecQ解旋酶家族其它成员的结构与功能提供帮助。     

甲磺酸培氟沙星抑制大肠杆菌RecQ解旋酶的体外DNA结合、解链和ATPase活性

RecQ家族解旋酶是DNA解旋酶中高度保守的一个重要家族,参与DNA复制、修复、重组、转录及维持端粒稳定等细胞代谢过程,在维持染色体稳定性与完整性中起着重要作用．甲磺酸培氟沙星(pefloxacin mesylate,PFM)是一种新型氟喹诺酮类抗菌药物,对一些革兰氏阴性菌具有明显的杀菌效果,临床上已广泛使用．本研究利用荧光偏振、自由磷检测技术研究PFM对大肠杆菌RecQ解旋酶的DNA结合活性、解链活性、ATPase活性的影响．结果表明,低浓度PFM可促进大肠杆菌RecQ解旋酶与ssDNA、dsDNA结合,达到一定量后PFM则抑制酶与DNA底物的结合,这种影响与DNA底物有关;PFM对RecQ解旋酶的DNA解链活性和ATP酶活性都具有抑制作用,但其抑制的效果有极显著差异(P<0.01)：比较PFM对两种活性抑制的Ci值(对解链活性抑制的Ci值为(1.5±0.2) μmol/L,对ATP酶活性抑制的Ci值为(0.010±0.005) μmol/L)可知,PFM对大肠杆菌RecQ解旋酶ATPase活性的抑制强于其解链活性. 这些结果可为研究以DNA解旋酶为药物靶标的分子机理奠定相关理论基础．     

荧光偏振技术研究Bloom解旋酶催化核心与双链DNA的相互作用

Bloom 综合症(BLM)解旋酶是RecQ家族DNA解旋酶中的一个重要成员,参与了DNA复制、修复、转录、重组以及端粒的维持等细胞代谢过程,在维持染色体的稳定性中具有重要的作用．BLM解旋酶的突变可导致Bloom综合症,患者遗传不稳定易患多种类型癌症．本研究运用荧光偏振技术研究BLM解旋酶催化核心(BLM642-1290)与双链DNA(dsDNA)的相互作用,分析其相关特征参数,了解BLM642-1290解旋酶与dsDNA的结合和解链特性．结果表明,BLM642-1290解旋酶与dsDNA的结合和解链和dsDNA3’末端的单链DNA(ssDNA)长度有关;解旋酶优先结合于dsDNA底物的ssDNA末端,且每分子解旋酶可结合9.6 nt的ssDNA;dsDNA3’末端ssDNA的长度为9.6 nt时,解旋酶的解链效率达到最大且不再随其长度而变化．另外,BLM642-1290解旋酶也能够结合和解链钝末端dsDNA,但其结合亲和力和解链效率低于有3’末端ssDNA的dsDNA．推测BLM642-1290解旋酶在与dsDNA底物结合和解链时是单体形式,可能以尺蠖的形式解开dsDNA．这些结果可为进一步研究BLM解旋酶的功能特征提供理论基础．     

大肠杆菌RecQ解旋酶的表达纯化和生物学活性研究

RecQ家族解旋酶是DNA解旋酶中高度保守的一个重要家族,在维持染色体的稳定性中起着重要的作用.人类RecQ家族解旋酶突变会导致几种与癌症有关的疾病.本研究旨在诱导大肠杆菌RecQ解旋酶体外表达,并应用生物化学和生物物理学技术研究大肠杆菌RecQ解旋酶的生物学活性. 体外诱导表达获得纯度达90% 以上并具有高活性的大肠杆菌重组RecQ解旋酶,其可溶性好;经生物学活性分析显示具有DNA结合活性、ATP依赖的DNA解链活性、DNA依赖的ATP酶活性. 较之双链DNA（dsDNA）,大肠杆菌RecQ解旋酶更容易与单链DNA(ssDNA)结合( P<0.01 ),但与长度不同的dsDNA的结合特性有差异(P<0.01)而与ssDNA没有差异(P>0.05);大肠杆菌RecQ解旋酶对3种dsDNA的解链速率不同(P<0.05);大肠杆菌RecQ解旋酶的ATP酶活性与辅助因子ssDNA长度也呈正相关(P<0.01). 这些研究结果将有助于阐明大肠杆菌RecQ解旋酶的分子作用机制,并为研究RecQ解旋酶家族其它成员的结构与功能提供帮助.     

退火解旋酶SMARCAL1在维持基因组稳定中的作用与机制

SMARCAL1是属于SWI/SNF (SWItch/Sucrose Non-Fermentable)相关、基质相关和激动蛋白依赖的染色质调节因子家族成员ATP驱动的DNA退火解旋酶。SMARCAL1在体外和体内能催化单链结合蛋白RPA结合的DNA单链与其互补链退火成双链DNA。人Smarcal1基因的突变与Schimke免疫骨性发育不良(Schimke immuno-osseous dysplasia, SIOD)所能表现出的临床症状呈高度相关。本文对SMARCAL1在DNA损伤部位DNA复制叉的重塑、在DNA双链断裂(double-stranded DNA, dsDNA)处参与经典的非同源末端连接(non-homologous end joining, NHEJ)修复,以及在人染色体端粒完整性维护等方面的作用与机制进行了梳理,对Smarcal1基因突变类型与SIOD症状之间的对应关系进行了更新,并对SMARCAL1在三核苷酸重复序列扩增关联的神经–肌肉退行性病变过程中的可能作用进行了分析和讨论,旨在更好地理解该退火解旋酶在维持基因组稳定中的作用和机制。     

洛美沙星对Bloom综合征解旋酶生物学特性影响的机理研究

Bloom综合征解旋酶(BLM)是RecQ家族DNA解旋酶中的一个重要成员,参与了DNA复制、修复、转录、重组以及端粒的维持等细胞代谢过程,在维持染色体的稳定性中具有重要作用.BLM解旋酶的突变可导致Bloom综合征.Bloom综合征是一种罕见隐性常染色体遗传疾病,患者遗传不稳定,并易患多种类型癌症.洛美沙星(LMX)可以抑制细胞内多种酶,并通过结合DNA干扰DNA代谢,从而治疗多种疾病,但是其具体的作用机理还未完全清楚.运用荧光偏振技术和自由磷检测技术,研究了LMX对BLM642～1290解旋酶DNA结合活性、解链活性和ATP酶活性的影响.运用荧光及紫外吸收光谱法研究了LMX与解旋酶结合的结合常数、结合位点数、作用力类型、结合距离等参数.结果表明,LMX与解旋酶之间能自发进行反应,两种分子有一个结合位点,通过静电引力和疏水作用力形成稳定的BLM-LMX复合物,且解旋酶的内源荧光被LMX静态猝灭,主要原因是非辐射能量转移.在这一过程中,LMX能抑制解旋酶的解链活性和ATP酶活性,而促进解旋酶的DNA结合活性.LMX对BLM解旋酶生物学活性影响的机理可能是LMX使解旋酶通过别构机制影响其ATP酶活性,并使酶的构象维持在较低解链活性的状态,通过抑制ATP催化水解与解链过程的偶联和阻止解旋酶的易位,从而抑制其解链.LMX能够促进解旋酶的DNA结合活性,可能是因为其C-6和C-7上的取代功能基团可以增加酶活力,以及增强药物、酶和DNA的结合,从而形成药物-酶-DNA复合物.这些结果为研究以DNA解旋酶为药物靶标的分子机理和理解喹诺酮类药物的作用机理奠定相关理论基础.     

荧光偏振技术研究Bloom解旋酶催化核心与双链DNA的相互作用

Bloom 综合症(BLM)解旋酶是RecQ家族DNA解旋酶中的一个重要成员,参与了DNA复制、修复、转录、重组以及端粒的维持等细胞代谢过程,在维持染色体的稳定性中具有重要的作用．BLM解旋酶的突变可导致Bloom综合症,患者遗传不稳定易患多种类型癌症．本研究运用荧光偏振技术研究BLM解旋酶催化核心(BLM^642～1290)与双链DNA(dsDNA)的相互作用,分析其相关特征参数,了解BLM^642～1290解旋酶与dsDNA的结合和解链特性．结果表明：BLM^642～1290解旋酶与dsDNA的结合和解链与dsDNA 3′端的单链DNA(ssDNA)长度有关;解旋酶优先结合于dsDNA底物的ssDNA末端,且每分子解旋酶可结合9.6 nt的ssDNA;dsDNA 3′端ssDNA的长度为9.6 nt时,解旋酶的解链效率达到最大且不再随其长度而变化．另外,BLM^642～1290解旋酶也能够结合和解链钝末端dsDNA,但其结合亲和力和解链效率低于有3′端ssDNA的dsDNA．推测BLM^642～1290解旋酶在与dsDNA底物结合和解链时是单体形式,可能以尺蠖的形式解开dsDNA．这些结果可为进一步研究BLM解旋酶的功能特征提供理论基础．     

乳腺癌易感蛋白1在DNA损伤修复中的作用

人类乳腺癌易感基因1(breast cancer susceptibility gene 1,BRCA1)首先是在乳腺癌家族中发现的,是具有遗传倾向的乳腺癌和卵巢癌易感基因,其基因的突变与家族性乳腺癌及卵巢癌的发生有密切联系。BRCA1是一种抑癌基因,其基因产物可以参与维持基因组稳定性的多条细胞信号通路,例如DNA损伤诱导的细胞周期调控、DNA损伤修复、基因转录调节、细胞凋亡、泛素化等重要的细胞活动。本文就近几年来BRCA1在DNA损伤修复中的作用的研究进展作一综述,包括DNA损伤诱导的细胞周期检查点的激活和DNA损伤修复两方面。     

解螺旋酶RecQ家族的研究进展

DNA解螺旋酶RecQ家族在抑制人类肿瘤发生及早衰方面发挥着重要作用。本文介绍了RecQ家族成员的结构与生物学特性,并在此基础上对其在DNA复制、重组、修复以及在维持端粒稳定方面的作用机制作一综述。     

微小染色体维持蛋白与肿瘤

微小染色体维持(minichromosome maintenance,MCM)蛋白质家族是DNA复制前复合物的重要组成部分,在DNA复制启动过程和DNA损伤修复中发挥着重要作用.MCM蛋白质家族成员在转录调节、染色质重塑和检查点应答中也扮演着重要角色.最近研究发现,MCM异常可导致恶性肿瘤的发生发展,在不同肿瘤(前列腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、肝癌、肺癌、胶质母细胞瘤和髓母细胞瘤等)中呈现异常表达并与肿瘤细胞增殖、侵袭、转移能力密切相关,MCM蛋白有望作为临床上诊断相关恶性肿瘤及提示其预后的生物学标志物.更为重要的是,MCM蛋白质复合物晶体结构逐步得到解析,这不仅有利于阐明其生理和病理作用与调控机制,亦有助于发现靶向MCM的特异性小分子抑制剂,为新型抗肿瘤药物的研发提供新思路.     

杆状病毒DNA解旋酶

ＤＮＡ解旋酶 (ｈｅｌｉｃａｓｅ)是ＤＮＡ复制过程中一类重要的酶 ,负责打开ＤＮＡ双链 ,并参与新生链的合成 ,在ＤＮＡ修复和重组过程中都发挥着必不可少的作用。杆状病毒ＤＮＡ解旋酶除了参与ＤＮＡ复制外 ,对于晚期基因的转录、关闭宿主蛋白质合成及决定杆状病毒宿主域方面都有重要的作用。1.杆状病毒解旋酶的结构目前已有 5种杆状病毒的ＤＮＡ解旋酶基因得到克隆并测序 ,分别是苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒(ＡｃＭＮＰＶ) ,黄杉毒蛾核多角体病毒 (ＯｐＭＮＰＶ) ,家蚕核多角体病毒 (ＢｍＮＰＶ) ,甜菜夜蛾核多角体病毒(ＳｅＭＮＰＶ)及粉…     

CHD7对发育和疾病的表观遗传调控研究进展

染色质重塑是指染色质通过其结构的动态变化影响基因组DNA的可接近性,进而影响DNA复制、转录、修复和重组的过程,属于表观遗传调控。染色质域解旋酶DNA结合蛋白7(CHD7)是一种ATP依赖的染色质重塑酶,能够调控发育过程中多种重要转录因子,广泛参与众多生理过程。本文对CHD7在发育和疾病当中的表观遗传调控作用进行简要概述。     

Sirtuins家族在DNA损伤修复中的作用

Sirtuins家族蛋白是一类依赖NAD的去乙酰化酶,属于第Ш类去乙酰化酶(HDACs),哺乳动物Sirtuins家族成员共有7个(SIRT1-7),其主要具有去乙酰化酶的活性,可以使多种蛋白发生去乙酰化,进而参与DNA的损伤修复、基因的转录调控、细胞凋亡、代谢及衰老等诸多生物进程。本文主要对Sirtuins家族在DNA损伤修复中的作用及其相关机制进行阐述。     

RHR转录因子家族起源、功能以及进化机制的研究进展

转录因子是一类能够通过与基因特异性序列进行结合,从而调控基因转录与表达的蛋白质,对细胞的生物学活性具有重要的调节作用。RHR (Rel-homology region,RHR)转录因子家族属于IF (immunoglobulin fold)转录因子超家族最主要的成员,其成员含有保守的Rel结构域和IPT (immunoglobulin-like fold)结构域。作为古老的转录因子家族,RHR家族成员随着物种演化,通过基因的复制、突变和沉默,不断分化出新型同源基因的同时也伴随着基因的丢失。自然选择导致了各家族成员不同的进化速率,并且在一些功能结构域上展现出了特殊的进化机制。然而,目前有关RHR家族起源和分化的综述比较少见。本文综述了RHR家族各成员的分布、分类、功能及家族进化等方面的研究成果,以期为研究整个转录因子家族的演化机制和物种之间的进化关系提供参考和新的思路。     

大麦NF-YC基因鉴定及在盐胁迫下的表达分析

核因子Y (NF-Y)是由NF-YA、NF-YB和NF-YC三个亚基组成的一类真核细胞转录因子,主要参与植物生长发育调控和非生物胁迫信号传递。该研究利用生物信息学方法解析了大麦(Hordeum vulgare) NF-YC基因家族功能。首先,基于大麦基因组数据库鉴定出11个HvNF-YC成员,分布在除第2号染色体以外的其余6条染色体上,内含子0–5个。系统进化分析显示,大麦、拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa) NF-YC基因家族成员可分为5个亚家族。基因复制分析显示, 6个HvNF-YC基因存在片段复制,3个HvNF-YC基因存在串联复制。启动子顺式作用元件分析显示,大多数HvNF-YC基因启动子含有与非生物胁迫及激素响应相关的顺式作用元件。对HvNF-YC家族成员在不同组织不同时期的表达模式分析表明,不同成员的时空表达存在明显差异,其中HvNF-YC9和HvNF-YC11可能在籽粒发育初期发挥重要作用。通过分析耐盐型和盐敏感型大麦品种根和叶中HvNF-YC表达量变化,发现HvNF-YC3、HvNF-YC6和HvNF-YC10主要在盐胁...