人端粒i-motif:结构、识别和生物学功能

人端粒i-motif是由人端粒末端富含胞嘧啶(cytosine,C)的核酸序列形成的特殊高级结构,在端粒重复序列RNA(telomeric repeat-containing RNA,TERRA)转录调控、端粒功能维持和端粒酶活性抑制等方面发挥重要作用。端粒i-motif与多种癌症的发生密切相关,是癌症治疗的一个新靶点。相对于核酸G-四链体等高级结构,端粒i-motif稳定性较差,且受溶液pH、离子状态和拥挤环境等的影响,其在近中性的生理环境下能否稳定形成,长久以来存在争议。采用体外筛选的小分子配体特异性识别并稳定端粒i-motif,为探究该结构的生物学功能以及以端粒为靶点的癌症治疗提供了新策略,是目前的研究热点。但相对于其他核酸高级结构,目前所报道的端粒i-motif特异性配体分子仍较为匮乏。因此,本文将简要介绍i-motif结构的发现历程及其结构特征,并着重对体外环境下人端粒i-motif稳定性的影响因素,以及目前已报道的端粒i-motif配体分子及其生物学功能和调控机制等进行综述。文章内容将为近生理条件下端粒i-motif的结构研究和以其为靶点的特异性配体筛选提供基础,同时也为人端粒相关的癌症机制探究和治疗策略开发等提供思路与方向。

NDA分子双螺旋结构的扫描隧道显微镜(STM)观测

用自制的STM ,经高序定向热解石墨 (HOPG)对扫描组件进行定标后 ,采用展开法制样 ,在常温常压的自然条件下 ,对猪脾DNA分子进行了观测研究。得到了石墨表面清晰的原子分辩图象以及猪脾DNA分子双螺旋结构的STM形貌图。介绍了生物样品的制备方法 ,对实验结果进行了分析和讨论。

高分子量昆虫病毒DNA基因组的电镜观察——Ⅰ关于解旋高度致密的超螺旋结构的尝试

本文介绍一种解旋高度致密的超螺旋结构得到完全开环分子图像的技术,与一些常规方法相比,此法有独特之处。这一技术为用电镜精确测定高分子量基因组的分子量、进行基因定位及进行复制转录的研究提供了方便。

手性双核钌(Ⅱ)配合物与DNA的相互作用研究

本文合成了1对手性双核钌(Ⅱ)配合物ΔΔ-和ΛΛ-[(bpy)2Ru(mbpibH2)Ru(bpy)2](ClO4)4(bpy=2,2′-联吡啶,mbpibH2=1,3-二(咪唑并[4,5-f][1,10-邻菲咯啉])苯)。通过元素分析、质谱、核磁共振、CD光谱对这两个化合物进行了结构表征。采用循环伏安法对配合物的电化学性质进行了分析。利用紫外-可见吸收光谱滴定、荧光光谱滴定、稳态荧光淬灭和粘度实验研究了配合物与DNA的相互作用,实验结果表明这2个配合物都能以插入的方式与DNA键合,而且ΔΔ配合物的DNA结合强度稍强于ΛΛ配合物。

催化信标检测端粒DNA序列的初步研究

对催化信标检测端粒DNA的方法进行了初步研究.通过设计具有分子信标和核酶特点的DNA序列,使其在与端粒DNA杂交后,结合氯化血红素成为具有类似过氧化物酶活性的催化信标,催化过氧化氢氧化邻苯二胺,用分光光度法定量检测氧化产物2,3-二氨基吩嗪,其吸光度随端粒DNA浓度的增加而增大.

激光与DNA作用系统非线性共振实验初探

用紫外可见分光光度计 ,对受 He Ne激光辐照过的 DNA溶液进行扫描。发现 2 0 9nm吸收峰降低了 1 0 % ,表明 63 2 .8nm He Ne激光被 NDA吸收而引起其构象变化。He Ne激光波长 63 2 .8nm,约为 2 0 9nm的 3倍 ,恰好为我们理论研究的激光与 DNA相互作用非线性系统的超谐波共振波长。

一种苊并杂环有机小分子嵌入DNA的几何学模式研究

利用圆二色谱(CD)、紫外-可见吸收光谱以及荧光光谱等方法对苊并杂环化合物8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-腈(A1)与小牛胸腺DNA(CTDNA)的相互作用进行了研究.结果表明,随着n(A1)/n(CTDNA)的变化存在两种不同的几何学结合构型.当n(A1)/n(CTDNA)值低于0.20时,A1分子与DNA的结合方式是不均一的,化合物分子以多种角度嵌入到DNA碱基对之间.表现为A1-DNA复合物的诱导圆二色光谱图上较小的正峰和紫外吸收光谱图缺省等吸收点.DNA的特征圆二色谱图表明,在n(A1)/n(CTDNA)≤0.20范围内,CTDNA的构象从标准的B型转化为A-like型;当n(A1)/n(CTDNA)>0.20时,诱导圆二色光谱由正峰转变为强度大、波形复杂的负峰,表明A1分子开始堆积到DNA螺旋的表面,同时DNA的二级结构发生了进一步变化.

端粒DNA形成不同构象的关键因素

端粒DNA与细胞的衰老、死亡、癌变密切相关,人体端粒DNA富含G和C单链可分别形成G-四链体(G-quadruplex)和I-motif四链体结构。它们与端粒酶活性、着丝粒DNA、RNA夹层结构等有直接关系,且可作为药物的靶点,因此研究其形成条件有重要意义。本文用圆二色谱谱研究富G和C单链及其混合状态下形成不同四链构象的关键影响因素。结果表明,dAG3(T2AG3)3是否形成G-quadruplex主要取决于溶液中金属阳离子,d(C3TA2)3C3T形成I-motif则与溶液pH密切相关,而在dAG3(T2AG3)3/d(C3TA2)3C3T混合溶液中很易形成双螺旋(duplex)结构,在一定条件下也可形成G-quadruplex、I-motif混合态。

CSTB基因启动子区十二核苷酸重复序列d[CGCGGGGCGGGG]n形成串联G-四链体的研究

DNA串联重复序列扩展是引起多种神经性疾病的一个重要因素。对重复序列形成的高级结构研究可为相关疾病的发病机制和治疗策略提供重要的理论基础。位于半胱氨酸蛋白酶抑制剂B(cystatin B,CSTB)基因启动子区的一段十二核苷酸重复序列d[CGCGGGGCGGGG]n的扩展是导致其表达异常,进而引起神经退行性疾病进行性肌阵挛癫痫(progressive myoclonus epilepsy,EPM1)的主要原因。但对其可能机制及高级结构的研究尚未见报道。本研究采用圆二色光谱法(circular dichroism spectroscopy,CD)和核磁共振波谱法(nuclear magnetic resonance spectroscopy,NMR),对含有多个重复单元的d[CGCGGGGCGGGG]n(n=2,4)形成的高级结构进行了解析。结果发现,含有2个重复单元的d[CGCGGGGCGGGG]2序列,可在1价阳离子K+诱导下,形成稳定的平行链G-四链体结构。而含4个重复单元的d[CGCGGGGCGGGG]4序列,可在分子内形成串联G-四链体堆叠排列。说明含多个重复单元的十二核苷酸重复序列,可形成分子内串联堆叠G-四链体高级结构。这些结果为十二核苷酸重复序列扩展,导致CSTB基因表达异常的分子机制提供了一种可能的合理假说,并为后续寻找小分子配体识别十二核苷酸串联重复扩展序列,进而调控CSTB基因表达的EPM1治疗策略提供了理论基础。

维持DNA结构稳定性的因素

对DNA分子结构的稳定性的原因进行了讨论,介绍了维持DNA分子一级结构的主要因素,即共价键和核糖上羟基的缺乏;维持DNA分子二级结构的主要因素,即氢键、碱基堆积力、正负电荷作用以及DNA分子双螺旋结构本身的一些特征。

用简易材料制作DNA双螺旋结构模型

介绍一种以彩纸和纸盒等简易材料,制作教学用DNA双螺旋结构模型过程。该方法具有用材简单和制作方便的特点,便于在中学教学中推广。学生在制作DNA双螺旋结构模型时,可体验动手制作的过程,深入理解DNA分子双螺旋结构的特点,并了解分工协作的重要性。