真核生物引发酶及其作用

在真核生物中,几乎所有新DNA链的起始都利用引发酶来合成长约8~12个核苷酸的RNA作为引物。目前所知的所有真核生物的DNA引发酶均由大小约为58×103和49×103的两个亚基(p58和p49)组成,这两个亚基与DNA聚合酶α形成紧密的复合物。对引发酶中的活性中心及其反应机制均有相当的了解。引发酶不仅在DNA得复制中起着重要作用,而且在复制偶连的DNA修复及端粒的保持中起着关键性的作用,因而对染色体的稳定起着重要作用。     

蛋白质起始的DNA病毒复制机制

DNA聚合酶在DNA合成过程中需要的引物包括RNA引物、DNA自我引物和蛋白质引物3种类型。新DNA链(如冈崎片段)的复制多是在DNA模板上合成一段RNA引物,细小病毒利用其基因组末端的反向末端重复序列(ITRs)自我折叠成DNA引物,而一些DNA、RNA病毒及真菌质粒起始复制反应的引物则是蛋白质。以感染原核生物的噬菌体Phi29和真核DNA病毒腺病毒为例,从复制过程所涉及的蛋白质、对复制原点的识别、复制起始反应、新链的延伸、复制终止过程等方面详细阐述DNA病毒由蛋白质引发的复制机制,并对已商品化的Phi29 DNA聚合酶产品多重置换扩增及单细胞测序等的应用以及基于噬菌体Phi29蛋白质起始的最小复制系统体外扩增异源DNA等最新的应用研究作相关总结介绍。     

关于DNA复制的引物和DNA聚合酶

DNA复制是由DNA聚合酶催化的,反应需要四种脱氧核苷三磷酸和引物-模板;在引物的3′-羟基上,按模板的指令逐个添加脱氧核苷酸,生成碱基序列与模板互补的新DNA。复制时,DNA双链先打开,形成复制叉,随着复制叉的移动完成复制过程。双链DNA的复制是半不连续的,即先导链是连续合成滞后链则为不连续合成;后者先生成若干短片段(冈崎片段),再连在一起。 DNA复制在基因组的加倍、DNA重组以及修复DNA所受损伤等方面都对生命有决定性的作用。     

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．     

DNA聚合酶Ⅰ

1957年科恩伯格(A.Kornbeng)通过测定放射性标记的[~(14)C]胸苷三磷酸参入DNA的能力,发现一种催化DNA合成的酶。这种酶现在叫做DNA聚合酶Ⅰ或Pol Ⅰ,为含有928个氨基酸残基的多肽单链。酶促反应的底物是4种脱氧核苷三磷酸。反应需要DNA模板和一小段与模板互补的多核苷酸引物。反应中,引物或生长中DNA链的3′羟基与新参入核苷酸的α-磷酸基结合。反应     

枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构研究（英文）

在细菌DNA复制中,Dna G引物酶合成RNA引物,然后合成的引物通过DNA聚合酶进行延伸. Dna G引物酶由3个结构域组成,N端锌结合结构域(zinc-binding domain,ZBD)、RNA聚合酶结构域(RNA polymerase domain,RPD)和C端解旋酶结合结构域(helicase binding domain,HBD).在合成引物的过程中,引物酶的3个结构域协同作用,缺一不可.尽管引物酶3个结构域的结构均已有研究报道,但到目前为止,引物酶的全长结构尚不清楚.我们在上海光源利用小角X射线散射技术研究了枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构,首次构建了全长引物酶结构模型.我们发现,枯草芽孢杆菌引物酶在溶液中处于伸展状态,且ZBD和HBD结构域相对于RPD结构域呈现出连续的构象变化.本文研究表明Dna G引物酶中的结构域重排可能有助于其在DNA复制中发挥功能.     

枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构研究

在细菌DNA复制中,DnaG引物酶合成RNA引物,然后合成的引物通过DNA聚合酶进行延伸. DnaG引物酶由3个结构域组成,N端锌结合结构域（zinc-binding domain,ZBD）、RNA聚合酶结构域（RNA polymerase domain,RPD）和C端解旋酶结合结构域（helicase binding domain,HBD）. 在合成引物的过程中,引物酶的3个结构域协同作用,缺一不可. 尽管引物酶3个结构域的结构均已有研究报道,但到目前为止,引物酶的全长结构尚不清楚. 我们在上海光源利用小角X射线散射技术研究了枯草芽孢杆菌全长引物酶的溶液结构,首次构建了全长引物酶结构模型. 我们发现,枯草芽孢杆菌引物酶在溶液中处于伸展状态,且ZBD和HBD结构域相对于RPD结构域呈现出连续的构象变化. 本文研究表明DnaG引物酶中的结构域重排可能有助于其在DNA复制中发挥功能.     

RNA的生物合成与加工(一)

所有细胞的RNA都是按照DNA模板的指令,由RNA聚合酶催化合成的。RNA的生物合成(转录)过程的有些地方与DNA复制相似,如底物是核苷三磷酸,合成方向是5′→3′。但,RNA聚合酶不需要引物,也不具备有校正作用的核酸外切酶活力。DNA模板在RNA合成中是全保留的,而在DNA复制中则是半保留的。原核生物的转录原核生物转录的源料主要是从大肠杆菌取得的。大肠杆菌的所有RNA都是由同一种RNA聚合酶催化合成的。这种酶的分子量为460KDa,全酶的亚基组成为α_2ββ′σ,核心酶为α_2ββ′。σ亚基只在转录的启动中起作用,     

第11届国际生物奥林匹克竞赛(2000)理论试题B答案

细胞生物学1.删除2 .1,3,5 ,6 ,73.删除4 .2 ,6　 2 ,3,4 ,5　 6　 1,3,5　 1,3,5　 8　 75 .A　　 B6 .A　　B　　C　　 E　　D　　F7.7a.(1) 5 80　　 (2 ) 3407b. 8.DNA解旋酶 2引发酶 1DNA聚合酶 有 3′- 5′外切核酸酶活性 5DNA连接酶 4拓扑异构酶 DNA聚合酶 有 5′- 3′外切核酸酶活性 39.　　 C)　　　· H　　　　　　· H　　　　　　·E　　　　　　·F10 .RNA聚合酶 DNA聚合酶 聚合酶在 DNA区域开始识别和结合 A B聚合方向 D D酶在模板链上移动的方向 C C核苷酸底物加到生长链上的核苷酸类型 F E3′- 5′外…     

线粒体DNA复制及其调控

从线粒体DNA复制的模型与机制、复制的调控、复制忠实性及其损伤修复3个方面对近年来的研究文献进行了总结.在复制的模型与机制方面,对传统的D环复制的细节有了更深入的了解,新的实验方法的结果显示,在哺乳动物中还存在着链结合单向复制和链结合双向复制2种模型.在线粒体DNA复制的调控方面,近年来研究较多的调控因子主要包括mtDNA聚合酶γ、线粒体单链结合蛋白(mtSSB)、引物酶、解旋酶、连接酶、拓扑异构酶、转录因子mtTFA等,介绍了这些因子的最新研究进展及调控机制;对mtDNA复制时期和拷贝数量调控机制的研究也有突破,确定了Abf2p是mtDNA复制时期与拷贝数目的调控因子.在mtDNA复制的忠实性及其损伤修复研究方面,主要涉及到DNA Polγ的校正功能、错配修复、重组修复、DNA切除修复等,在mtDNA损伤修复中仅存在碱基切除修复机制,缺少核苷酸切除修复机制.     

DNA复制和表达过程中的“水”

遗传信息的传递和表达主要指DNA复制、RNA转录和蛋白质翻译,属小分子单体物聚合成大分子物的过程。以文献、资料为依据,发现主要由DNA聚合酶、DNA连接酶和RNA聚合酶参与的DNA新链合成过程,由RNA聚合酶催化的RNA链延伸过程,以及由氨酰-tRNA酶、转肽酶等参与的肽链形成过程中均没有水的形成。     

DNA复制蛋白与复制体

有许多DNA复制蛋白是装配成一定的结构发挥作用,如引物体和复制体。在复制叉处,由DNA pol Ⅲ全酶二体、引物体和解螺旋酶装配成复制体,负责先行链和后行链的同时合成。复制中,后行链模板绕DNA pol Ⅲ全酶形成折迴环,随着复制体在复制叉处前移,后行链以5′→3′的方向合成冈崎片段。     

DNA复制研究步入单分子时代

DNA复制是生命体内必不可少的基本过程之一。传统研究显示DNA复制体中前导链和后随链的合成速度总体来说是一致的,从而避免在新生链中产生明显的单链缺口。主流的观点认为这是由于负责前导链和后随链的两个DNA聚合酶分子之间存在着某种协调同步机制。然而,Kowalczykowski实验室最近采用单分子荧光显微技术实时跟踪发现,大肠杆菌DNA复制体前导链和后随链上两个DNA聚合酶分子互相独立工作,并且都不是匀速行进而是呈现断断续续、时快时慢的随机动态变化。当DNA聚合酶暂停复制时,解旋酶仍会持续解链,导致解旋酶和聚合酶短暂的分离。有意思的是,此时DNA复制体触发一种类似“死人键”(dead-man’s switch)的保险机制,使DNA解旋的速度降低80%,从而恢复解旋酶和聚合酶的偶联。基于单分子水平的实时观察,他们认为前导链和后随链DNA复制进程均遵循一个符合高斯分布的随机模型。这与传统的生化研究观察到两者的合成速度总体来说是一致的并不矛盾。Kowalczykowski实验室的研究实现了从复制开始到结束整个过程对每个单分子行为的连续观测,而传统研究反映的则是经过较长时间对多分子群体平均水平的最终结果进行测定。因此,单分子技术可以极大地弥补传统生化研究的不足。随着未来单分子技术的进步和更广泛的应用,必将把包括DNA复制在内的生物学研究带到一个新的时代。     

蛋白质与核酸的相互作用

(一)复制、转录和翻译水平上蛋白质与核酸的相互作用蛋白质和核酸是组成生物体的两大重要物质。蛋白质是基因表达的产物,基因的表达离不开蛋白质。它们相互依存,彼此制约。蛋白质与核酸的相互作用存在于生物体内基因表达的各个水平之中。在DNA复制过程中,链的引发、延伸、终止所涉及的反应都由相应的酶催化,还需要许多具有调节功能的蛋白质对DNA复制进行调节。在大肠杆菌中,复制过程就需要三十多种蛋白质的协同作用。研究DNA聚合酶、拓扑异构酶、解链酶、解旋酶、连结酶等与复制有关的     

siRNA表达载体的构建及其表达

本研究用限制性内切酶消化质粒pCMV-tag-2B,除去巨细胞病毒(Cytomegalovirus,CMV)启动子核苷酸序列,剩下的核苷酸序列作为构建表达siRNA(Small interfering RNA,siRNA)载体的前体。依据文献提供的扩增H1RNA启动子核苷酸序列的引物序列合成一对引物,以带有H1RNA启动子序列的质粒DNA为模板扩增HIRNA启动子序列,插入前体,构建SiRNA的表达载体pCH1。另外将H1RNA启动子插入pGEM．1lfz相应位点,构建瞬时表达载体pGHl。依据EGFP的有效SiRNA抑制位点,合成两条分别为64bp的核苷酸链,通过体外退火,形成双链,然后插入已构建的两个表达载体。将这两个载体分别与表达EGFP蛋白的质粒pEGFP．N3共转染Bel．7402细胞,观察siRNA对EGFP的抑制效应。研究结果表明构建的载体有效表达了siRNA,这些载体可以用于与siRNA相关抗病毒治疗性试验研究。     

DNA复制的准确性

本文概述了促成原核生物DNA复制准确性的因素。这些因素主要包括四种脱氧核苷三磷酸的平衡供应、DNA聚合酶反应本身的准确性、DNA聚合酶的3′→5′外切酶活性的校对功能、需要RNA引物、后随链的不连续合成的机制以及复制后的修复等。     

大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ的“碱基选择”作用

用双脱氧核苷酸研究了大肠杆菌ＤＮＡ聚合酶Ⅰ的Ｋｌｅｎｏｗ片段的“碱基选择”作用．当引物末端为３’ＯＨ时,Ｍｎ２＋代替Ｍｇ２＋对ｄＮＴＰ的Ｋｍ影响不大,而使ｄｄＮＴＰ的Ｋｉ大大降低,非配对的ｄｄＮＴＰ仍无抑制作用。当引物末端为ｄｄＮＭＰ且与模板配对时是ＤＮＡ合成的抑制剂,与模板配对的下一个ｄＮＴＰ可增强这一抑制作用,Ｍｎ２＋代替Ｍｇ２＋使ｄＮＴＰ的诱导作用大大增强而ｄｄＮＴＰ无诱导作用。这些结果表明引物末端对于酶选择核苷酸起着重要作用,ＤＮＡ聚合酶Ⅰ选择核苷酸的过程应是个有序的构象变化的过程。下一互补核苷酸的结合抑制３＇→５＇外切活性对引物末端ｄｄＮＭＰ的水解作用为此提供了又一证据。     

正常人和放射工作人员淋巴细胞在培养条件下的姊妹染色单体交换和染色体畸变

由于5-溴脱氧尿苷(简称BUdR)在DNA 复制过程中,可被作为核苷酸前体参入新合成DNA 链中胸腺嘧啶核苷所占     

一种检验金属致癌能力的方法

最近在一次国际生物无机化学协会上,有人介绍了一种检验金属盐致癌能力的测试体系。利用离体复制DNA的合成体系,在试管内把不同金属盐和合成DNA所需的酶、起始物、核苷酸亚基以及一段作为模板的合成DNA混合在一起,使进行DNA复制。试验结果表明凡能引起突变或癌症的金属,均可降低DNA复制的准确性。     

高中生物学“DNA分子复制”教学中的2点误区

误区1：DNA分子复制时不需要DNA连接酶。 例：下面哪种酶在遗传信息的传递和表达过程中不起作用（ ）。 A．DNA连接酶 B．DNA聚合酶 C．RNA聚合酶 D．解旋酶