转录因子与DNA识别的立体化学规律

转录因子-DNA的识别包含普遍性的化学规律和特异性的立体化学规律.转录因子的识别螺旋以特异性方式结合于DNA,位于一侧的大沟内.识别螺旋的“残基连线”和碱基的“碱基连线”之间吻合使两者完全匹配,它通常涉及最多3圈α螺旋和3～5 bp.决定氨基酸残基和碱基相互关系的结合几何图形表示为立体化学图,它表明了识别的特异性.在该基础上总结成转录因子识别DNA的立体化学规律.     

DNA自由能与DNA空间几何构型关系研究

对DNA空间几何结构的研究,通常是把DNA螺旋轴当作空间扭转曲线,使用弹性杆模型进行研究.本文以描述DNA构型转换的Landau(朗道)模型和微分几何方法为基础,研究了DNA自由能与DNA空间几何构型关系.首先我们介绍了描述DNA的Landau模型.然后将DNA的螺旋轴当做空间扭转曲线,建立Frenet标架,得到了空间处曲线的曲率.而实际上DNA螺旋轴是处在DNA的扭转曲面上的,它是存在于曲面上的曲线.考虑到曲面的特性,我们重新定义了曲线上三维正交标架,并把螺旋线当做当做曲面上的曲线进行研究:首先建立空间曲面上扭转曲线的Frenet标架,参考空间曲线的Frenet公式得到空间曲面上所满足的方程组.其次,由此方程组经过相关欧拉角的运算,得到了DNA双螺旋扭转曲面上螺旋轴的曲率和挽率.最后,联系朗道模型得到以DNA双螺旋扭转曲面上的螺旋轴的曲率和挠率来表示的DNA自由能的简洁表达.通过得到的DNA自由能与DNA其空间几何结构的关系式我们可以直观的了解到DNA的自由能是由DNA双螺旋扭转曲面上螺旋轴的曲率和挠率所决定的:当DNA链的扭转曲面上的曲率和挠率确定时,DNA的自由能就能被完全的确定下来;同样,如果通过能量的改变,也可以确定DNA空间几何结构不同构象.为以后的DNA自由能以及结构的研究做出了参考性的意见.     

一种DNA的距离定义及其应用

在Watson-Crick的双螺旋模型中,螺旋参数是不变的。例如对B-DNA,螺旋扭角总是36°。近年来,对DNA寡聚体单晶的X光分析表明,螺旋参数将随序列的不同而变化。对于B-DNA,螺旋扭角可在26°—42°之间变化。Dickerson总结出一套规则,可由碱基序列预测螺旋扭角的变化。结果与实验符合甚好。     

loop序列对双分子三螺旋DNA稳定性的影响

运用分子力学方法研究了 2 0个双分子三螺旋DNA ,其嘧啶链序列是 5′- dTTCTTTTC- L1TTTL5 -CTTTTCTT -3′,划线的 5个核苷酸组成loop环 ,L1和L5可以是任意的核苷酸 ;嘌呤链的序列是 5′- GAAAAGAA 3′和 5′- AAGAAAAG -3′ ;2条链方向相反 .对 2 0个不同loop序列双分子三螺旋DNA稳定性的研究结果表明 ,5′- loop三螺旋比相应的 3′- loop三螺旋更稳定 ,嘌呤比嘧啶与相邻碱基的堆积作用大 .2 0个三螺旋DNA的相对稳定性主要是由loop环上L1和L5碱基组成不同决定的     

DNA复制的忠实性

染色体DNA携带着生物的遗传信息,生物依赖传递核酸以繁殖后代.产生与亲代等同的子代细胞需要在DNA复制时,子代DNA的碱基序列忠实于亲代DNA的碱基序列. DNA复制主要由DNA聚合酶催化.聚     

核酸分子中碱基含量的计算

关于核酸分子中碱基含量的计算,在遗传学和高中生物教学中相当重要,但在教科书中通常没有专门讲述。我们根据碱基互补配对规律及中心法则进行归纳总结,从DNA结构、DNA复制、转录、翻译等方面探讨了DNA、RNA、蛋白质3者之间的关系,分析了核酸分子中碱基的含量。互核酸分子中碱基含量的计算1．且已知双链DNA分子中一种碱基的含量,推断其他碱基的含量：例1：一双链‘DNA分子中,（A－C）占碱基总量的Zo％。求A、T、G、C各占多少？解：在双链DNA分子中,据规律知,1．2由碱基含量推断核酸分子的结构——单链或双链、DNA或RNA…     

DNA双螺旋的精细结构

70年代末,由于DNA寡聚体(短的DNA片段)单晶x射线衍射实验的结果,发现双螺旋参数随着序列的不同而起伏变化着——双螺旋的精细结构。本文综述了这方面的进展情况,重点介绍Calladine的解释;由DNA序列预测螺旋参数变化的Dickerson规则。其生物学意义在于:DNA碱基的序列信息可能贮存在双螺旋的局部精细结构之中。     

核黄素光敏损伤DNA的凝胶电泳

以琼脂糖凝胶电泳研究了波长为427~457nm可见光照射下核黄素(VB₂)光敏诱导的质粒DNA损伤,结果发现DNA光敏损伤主要与照光量、核黄素和DNA浓度比、溶液中的氧气等有关.在无氧条件下光敏损伤更为显著,证明VB₂光敏损伤DNA主要是通过VB₂激发三重态与DNA碱基组分间发生电荷转移导致其产生氧化性损伤实现的.表明核黄素光敏损伤DNA时最佳浓度比为bp∶VB₂ = 3.5∶1.对照结果表明,单链DNA(ssDNA)比双链DNA(dsDNA)的碱基更易被核黄素敏化发生损伤,这可能是由于ssDNA中碱基暴露的原因.     

刺激响应型DNA水凝胶的性质及其应用

DNA水凝胶作为一种生物合成分子,既具有DNA分子的特异性、生物可降解性和分子识别等特性,又具有水凝胶的高亲水性等特征。刺激响应型DNA水凝胶主要是在环境因素的刺激下,利用常规DNA序列经Watson-Crick碱基互补配对形成的DNA分支结构或多种功能核酸的特殊DNA序列形成的i-motif结构; T-A·T三螺旋结构、C-G·C~+三螺旋结构及G-四链体结构等对环境的响应行为使水凝胶形成及应用。近年来,刺激响应型DNA水凝胶因其在温度、pH、光、金属离子、生物分子等单刺激因素,以及光热、金属离子、有机物、温度与p H等多刺激因素下的独特应答性质,在生物传感、生物成像、药物递送、生物材料等方面得到了广泛的应用。综述了刺激响应型DNA水凝胶的形成方法、分类及其核酸来源,形成后的表征手段以及在环境刺激下的响应行为与应用,概括了目前刺激响应型DNA水凝胶的研究热点,并就其未来发展趋势做出了预测。     

碱基编辑器的开发及其在细菌基因组编辑中的应用

碱基编辑器是近两年发展起来的新型基因组编辑工具,它将碱基脱氨酶的催化活性和CRISPR/Cas系统的靶向特异性进行结合,催化DNA或RNA链上特定位点的碱基发生脱氨基反应,进而完成碱基的替换。碱基编辑器分为DNA和RNA碱基编辑器两大类,其中DNA碱基编辑器分为两种:胞嘧啶碱基编辑器和腺嘌呤碱基编辑器;前者可以实现胞嘧啶到胸腺嘧啶的转换,而后者则可以将腺嘌呤突变为鸟嘌呤。由于DNA碱基编辑器不会造成DNA的双链断裂(DSB),也不依赖于宿主的非同源末端修复和同源重组途径,因此,大大减少了DSB相关的编辑副产物,如小片段插入或缺失等。基于CRISPR/Cas系统的RNA碱基编辑器,可以实现RNA链上腺嘌呤核苷到次黄苷的转换。本文对不同类型碱基编辑器的开发过程、适用范围和编辑特点等进行梳理,并对其在细菌基因组编辑中的应用进行了介绍;最后简要探讨了细菌中碱基编辑器的缺点以及将来可能的研究方向。     

碱金属离子——Na~ 与 DNA 中碱基,配对碱基,双联体↓■↑、↓■↑的相互作用

本文根据分子中原子和离子之间非键相互作用的半经验势函数,并应用BFGS变尺度法进行最优化处理而研究Na~ 与脱氧核糖核酸(DNA)中碱基(胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)),配对碱基G—C、A—T 碱基对,螺旋双联体↓■↑、↓■↑等的相互作用,得到了它们各自的最优配位模式。     

重离子辐照酿酒酵母DNA损伤修复途径研究进展

重离子辐照通过直接和间接作用导致生物体DNA产生损伤,包括DNA的链断裂、碱基的插入或丢失以及氧化损伤等.DNA损伤直接影响复制、转录和蛋白质合成,同时还是突变的重要原因,因此,DNA损伤修复系统尤为重要.在酿酒酵母中,这些损伤主要是通过同源重组修复(homologous recombination repair,HRR)、碱基错配修复(mismatch repair,MMR)和碱基切除修复(base excision repair,BER)等途径来修复的.作为真核生物研究的模式生物,对于酿酒酵母DNA损伤修复的HRR、MMR和BER途径研究颇多,也不断有一些新的成果出现,特别是对于相关途径的完善和相关蛋白的深化更是研究热点,在此对近年来有关重离子辐照酿酒酵母DNA损伤修复途径方面的研究做一综述.     

用隧道扫描电镜直接观察DNA的碱基

当科学家正在用十分麻烦的化学方法分析人类基因组序列的时候,美国新墨西哥州的两位科学家用隧道扫描电子显微镜首次获得了DNA单个碱基的图象。他们的这一成功,使得人们梦寐以求的直接观察DNA序列的愿望更接近了现实。长期以来,不少科学家利用各种先进的电子显微镜对DNA进行观察,他们获得的只是DNA分子的螺旋形状。此次所获得的单个     

中国东北第四纪晚期哺乳动物化石样品的古DNA损伤分析

二代测序技术的进步推动了古DNA研究的发展,古DNA研究在人类起源、动物演化等领域已经做出突出贡献。如何针对特定地点的古DNA样品特征,有效提取挖掘其中蕴含的古生物遗传信息,是发挥古代生物样品在诸多研究领域重要作用的前提。本研究将DNA损伤的两个主要指标(末端碱基替换率、平均片段长度)与样品的埋藏时间、所属地质时期、样品材料类型和建库方法相联系,分析不同因素对古DNA损伤的影响。结果表明:中国东北古脊椎动物样品中的古DNA分子的末端碱基替换率与埋藏点的含水量、样品埋藏时间呈正相关;不同地质时期的样品之间古DNA末端碱基替换率有显著差异;不同样品材料类型对于古DNA的末端碱基替换率未见明显影响;样品古DNA的平均片段长度与以上所研究的因素均无明显关系。研究结果为探明中国东北古脊椎动物样品的古DNA特征提供了分子依据,为有效选取不同地区的古脊椎动物样品及样品发掘后的合理保存提供了借鉴和参考。     

刺激响应型DNA水凝胶的性质及其应用 *

DNA水凝胶作为一种生物合成分子,既具有DNA分子的特异性,生物可降解性和分子识别等特性,又具有水凝胶的高亲水性等特征.刺激响应型DNA水凝胶主要是在环境因素的刺激下,利用常规DNA序列经Watson-Crick碱基互补配对形成的DNA分支结构或多种功能核酸的特殊DNA序列形成的i-motif结构;T-A·T三螺旋结构,C-G·C ⁺三螺旋结构及G-四链体结构等对环境的响应行为使水凝胶形成及应用.近年来,刺激响应型DNA水凝胶因其在温度,pH,光,金属离子,生物分子等单刺激因素,以及光热,金属离子,有机物,温度与pH等多刺激因素下的独特应答性质,在生物传感,生物成像,药物递送,生物材料等方面得到了广泛的应用.综述了刺激响应型DNA水凝胶的形成方法,分类及其核酸来源,形成后的表征手段以及在环境刺激下的响应行为与应用,概括了目前刺激响应型DNA水凝胶的研究热点,并就其未来发展趋势做出了预测.     

Maxam-Gilbert DNA序列分析实验方法(续)

碱基专一性的化学切断反应碱基专一性的部分切断反应包括以下三步:1.用具有碱基专一性的化学试剂对DNA分子中的某一种碱基进行部分修饰,控制修饰反应的条件,使DNA分子中每一个那样的碱基分别只在一部分DNA分子中被修饰;2.利用另一种化学试剂将被修饰的碱基从脱氧核糖     

基于CRISPR/Cas系统的DNA碱基编辑技术及其在生物医学和农业中的应用

近年来,基于成簇的规律间隔短回文重复序列及其相关系统(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein,CRISPR/Cas)的基因编辑技术飞速发展,该系统可以利用同源定向重组(Homology directed repair,HDR)来完成其介导的精准编辑,但效率极低,限制了其在农业和生物医学等领域上的推广应用。基于CRISPR/Cas系统的DNA碱基编辑技术作为一种新兴的基因组编辑技术,能在不产生双链断裂的情况下实现碱基的定向突变,相对于CRISPR/Cas介导的HDR编辑具有更高的编辑效率和特异性。目前,已开发出了可将C碱基突变为T碱基的胞嘧啶碱基编辑器(Cytidine base editors,CBE),将A碱基突变为G碱基的腺嘌呤碱基编辑器(Adenine base editors,ABE),以及可实现碱基任意变换和小片段精准插入和缺失的Prime编辑器(Prime editors,PE)。另外,能实现C到G颠换的糖基化酶碱基编辑器(Glycosylase base editors,GBE)以及能同时编辑A和C两种底物的双碱基编辑器也已被开发出来。文中主要综述了几种DNA碱基编辑器的开发历程、研究进展及各自优点和局限性;介绍了DNA碱基编辑技术在生物医学以及农业中的成功应用案例,以期为DNA碱基编辑器的进一步优化和选择应用提供借鉴。     

碱基切除修复与分枝杆菌基因组稳定性

维持基因组稳定是生物生存的基础。碱基切除修复(base excision repair,BER)是修复损伤DNA、维持基因组稳定的主要方式之一。碱基切除修复对结核分枝杆菌等胞内致病菌尤其重要。fpg编码碱基切除修复的关键酶。本文通过比较分枝杆菌的基因组,发现结核菌较其他非致病分枝杆菌具有更多的碱基切除修复基因。这提示碱基切除修复可能对结核菌在宿主体内存活和致病至关重要。这条途径也许是新结核病药物研发的重要靶标。     

精密的DNA探针

东曹与东京大学名誉教授和田昭允、长冈技术科学大学助教授陶山明共同研究出能识别并分取单链DNA中仅有—碱基差别的色谱分离技术.在1小时内就能分离、检测、分取碱基序列有微妙不同的单链DNA.据说此技术在DNA研究利用DNA探针的诊断、检测法中是有效的.东曹正在考虑这种DNA探针色谱分离法的商业化,重点放在DNA     

染色体显带原理的初步探讨

自从六十年代末Carpersson等人发明了染 色体显带技术以来,对其显带机理也进行了大 量的研究〔3-61。目前主要有3种学说：(1) DNA 决定论— 认为显带主要和DNA上A-T, G-C 碱基的分布、DNA螺旋化的程度等因素有关; (2）蛋白质决定论— 认为显带是因从染色体 上抽走了相当数量的组蛋白和少量非组蛋白的 蛋白质而引起的;(3）多因决定论— 认为显 带与多种因素有关。鉴于以上几种假说都不能 圆满地对显带进行解释,本文根据胰蛋白酶消 化法G显带试验所得,探讨一种新的观点— 氨基酸决定论。