【摘 要】
:
基因表达的调控对于细胞的生存能力至关重要。特定基因的过度表达或表达不足会导致灾难性的细胞事件,最终可能直接致使细胞死亡;或者在癌症中导致细胞永生。染色体DNA不仅包含生命的遗传信息,还包含着自身的加工信息。基于现有的研究,我们已经认识到,经典的B型DNA双螺旋结构作为遗传信息的传递者,具有稳定传代、指导蛋白质合成等基础功能;而其他不同种类的非经典DNA二级结构,比如:左手Z型DNA、发夹、三链体、
【基金项目】
:
国家自然科学基金项目(编号:32071225); 中国大学科学基金项目(编号:Z109021718);
论文部分内容阅读
基因表达的调控对于细胞的生存能力至关重要。特定基因的过度表达或表达不足会导致灾难性的细胞事件,最终可能直接致使细胞死亡;或者在癌症中导致细胞永生。染色体DNA不仅包含生命的遗传信息,还包含着自身的加工信息。基于现有的研究,我们已经认识到,经典的B型DNA双螺旋结构作为遗传信息的传递者,具有稳定传代、指导蛋白质合成等基础功能;而其他不同种类的非经典DNA二级结构,比如:左手Z型DNA、发夹、三链体、四链体等,在体内有序地对基因组所发挥的功能进行着调控。在上述这些核酸高级结构中,通过Hoogsteen氢键配对形成的G-四链体(G-quadruplex,G4)在近年来受到了最为广泛的研究,而其互补序列也可以通过半质子化的胞嘧啶(cytosine)对构成四链的i-motif(intercalated/intercalation motif)结构。2018年,特异性的i Mab抗体已经在生理条件下于人的细胞核中证实了i-motif结构的存在。细胞生物学与生物信息学的结果表明,i-motif结构在体内的形成具有细胞周期依赖性,多存在于端粒及癌基因的启动子区。由于其在调节癌基因如Bcl2(B-cell lymphoma-2),c-MYC(cellular-myelocytomatosis)和KRAS(Kirsten ratsarcoma)表达中的重要作用,i-motif结构已经逐渐成为抗癌治疗的新靶点。同时,i-motif结构的多变性和敏感的p H依赖性也使得其在纳米机械及药物递送系统中被广泛应用。但是相较于G4结构的深入研究,我们对于i-motif结构动态折叠机制及调节过程的了解还很局限。因此,在本课题中,我们主要使用单分子荧光共振能量转移(single-molecule fluorescence resonance energy transfer,sm FRET)技术,同时结合传统的生物化学实验方法,利用圆二色谱(circular dichroism,CD)、荧光共振能量转移熔化(FRET-melting),DNA聚合酶阻滞实验等,在不同p H条件及一价阳离子浓度下研究了i-motif结构的折叠动力学;探讨了互补序列对i-motif结构的影响;在此基础上,我们还选择了特定的蛋白以确定它们对i-motif结构的调控作用。这部分的实验结果最终表明:(1)i-motif结构比互补的G4结构具有更高的动态性,形成了至少四种中间结构,这些结构在一定的条件下可以自发地进行变构和转换。即使在最适条件下,i-motif结构的稳定性也远低于G4结构。(2)在不同的缓冲溶液中,一价阳离子对i-motif结构的热稳定性具有截然相反的作用。具体来讲,在MES和Bis-Tris中,钾离子浓度的升高降低了i-motif结构的稳定性,然而,在PB(phosphate buffer)、SSC(saline sodium citrate buffer)、SCB(sodium cacodylate buffer)中,随着钾离子浓度的升高,i-motif结构的稳定性增强。(3)在酸性环境中,游离的G4链不会对i-motif结构造成影响,但是在中性及弱碱性条件下,会有一部分i-motif结构与互补G4序列自发配对。处于双链同一位置的G4结构由于空间位阻的影响,不论缓冲液的条件如何,都在一定程度上干扰了i-motif结构的形成。(4)低浓度的RPA(10 nM)即可高效率地打开i-motif结构,并将其稳定维持在单链状态。(5)一些解旋酶可以在酸性条件下,通过不依赖ATP及尾链的方式直接作用于i-motif结构,而这种模式不适用于G4及双链结构。(6)ATP对不同解旋酶与i-motif结构之间的相互作用具有不同的调控功能。我们的结果系统性地阐述了i-motif结构在外界不同缓冲环境下、互补G4链存在条件下的稳定性及状态,对于在体内外更加全面地了解i-motif结构具有重要的意义。更重要的是,我们首次在单分子水平上发现了i-motif结构和蛋白质之间独特的相互作用模式,拓展了我们对细胞调节机制的思路与见解。作为抗癌靶点和一种特殊的生物纳米材料,我们的结果对于i-motif结构的应用也具有一定的价值与启发。
其他文献
秦岭和大巴山之间有许多小盆地和谷地相连接,西乡盆地便是其中的一个,独特的地理位置和优越的自然气候,使得当地的物种资源极其丰厚。因此本研究对西乡盆地的植被进行全面实地调查,通过系统抽样法设置样地36个,并对调查得到的植被数据进行统计分析,从植物区系、物种多样性、分类排序以及种间关系四个方面来阐述秦巴山区西乡盆地的植被特征,为合理开发和利用西乡盆地的植物资源、保护濒危植物提供理论依据。主要结论如下:(
杆状病毒表达系统(BEVS)作为一种真核表达系统,由于其具有对外源基因容量大、生物安全性好、翻译后加工修饰系统较为完备等诸多优点被广泛应用于各类重组蛋白的生产。分泌蛋白的表达一般需要信号肽的引导,而选择合适的信号序列是调控分泌蛋白表达和分泌的重要手段。本论文选用了一种杆状病毒表达系统中常用的gp64信号肽,以及文献报道的一种人工设计的信号肽HMM38,来引导e GFP的分泌表达,在杆状病毒表达系统
干旱是发生较为频繁,破坏力很强的重要气象灾害。在气候剧烈变化背景下,干旱问题更加突出。同时作为研究气候与植被间相互关系的重要手段,植被物候已经发生一些显著变化。近年来,黄土高原气候在季节尺度上暖干化趋势加剧,该区的干旱特征以及植被物候与气候因子之间的关系可能变得更为复杂。准确认识干旱变化特征以及干旱半干旱区植被物候与气候的交互作用,对研究当地生态系统如何响应气候变化有重要意义。本研究基于1901-
从目标发出的光子携带着多种光学信息,如空间信息、光谱信息、偏振信息、传播方向信息、时间信息和相干性信息等。现代光学技术的发展就是为了获取目标更高维度的信息,以便于实现更加精确的目标识别。高光谱偏振成像技术作为当前最为前沿的多维成像技术之一,能够同时获取目标的二维空间、一维光谱和多维偏振信息,在生物显微成像等领域具有重要的应用前景,能更好的解释生物目标的特征信息。本论文研究了三种光谱偏振显微成像技术
洪积扇作为西藏的重要地貌组成单元,了解其植被的物种组成、群落类型、物种多样性等特征及其与环境因子间的相互关系,对洪积扇植被的恢复和重建、植物资源的保护和利用、农牧民居住环境的建设和改善等有重要意义。本研究以拉萨河流域12个洪积扇上的植被作为研究对象,调查分析了植物的科属组成、生长型、区系地理分布及药用植物资源的基本特征;依据优势种和联名法对植物群落进行了分类与命名,并选用Margalef指数、Sh
磷是植物生长发育必要的大量元素,磷酸盐缺乏使植物产生胁迫响应,进而造成巨大的产量损失。土壤磷素资源的有效性是影响植物吸收利用磷酸盐的关键因素。能直接被植物吸收利用的无机磷占比少,这部分无机磷又往往容易与钙、镁、铁、铝等形成难溶于水的复合物,因此我国土壤磷有效性较低。为了追求作物产量的增加,人们过量施用磷肥,造成一系列土壤理化性质恶化和水资源污染等问题。因此,我国土壤磷资源匮乏问题已经成为限制作物生
精子发生是一个独特、复杂的细胞分化过程,受到多种因素的精密调控。支持细胞作为唯一与各级生殖细胞紧密接触的体细胞,通过影响睾丸发育和形成,以及为生殖细胞提供环境效应、营养和支持作用在此过程中发挥核心作用。此外,还有研究指出,在精子发生过程中,支持细胞经历了由增殖、分化转化为成熟支持细胞的过程,未成熟支持细胞增殖活性直接影响支持细胞数量,成熟睾丸中支持细胞的数量直接决定睾丸大小和日精子产生量。Micr
解旋酶的特殊生理活性对生命体个体的发育起到至关重要的作用,其广泛参与着遗传信息的复制、转录、翻译以及修复、RNA剪接和端粒的延长等重要生理过程。DHX36(又称RHAU,G4R1)是超家族2中DEAH-box亚家族的一类解旋酶。研究表明,DHX36在造血、心脏发育、精原细胞分化以及多种免疫反应中扮演着重要角色。目前人们对C端结构域的生物学功能的了解甚少,但大量研究显示N端结构域对DHX36结合G4
植被恢复有效改善了黄土高原的生态环境,研究植被恢复对近地表特征的影响对准确评估黄土高原退耕还林(草)工程实施的生态成效具有重要意义。黄土高原地区植被地带性分布明显,从森林带过渡到草原带,由于气候、水分条件的限制导致植被的生长模式及地上特征出现显著差异。本研究以不同植被带(森林带、森林草原带、草原带)为调查样点,以不同立地条件下(阳坡中部、阳坡下部、坡顶、阴坡中部、阴坡下部)植物群落为研究对象,对植
凋落物和根系调控着土壤层有机碳的输入,并参与土壤呼吸过程,因此探讨不同碳输入方式如何影响生态系统土壤呼吸具有重要意义。本研究以黄土丘陵区刺槐(Robinia pseudoacacia)、柠条(Caragana intermedia)人工林和典型草地为研究对象,设置移除凋落物(NL)、双倍凋落物(DL)、切根(NR)、移凋切根(NI)处理与自然状态(CK)比较,研究碳输入方式对土壤呼吸强度时间动态的