RNA聚合酶动态调控DNA转录的单分子水平研究进展

真核生物的RNA聚合酶Ⅱ(Pol Ⅱ)和原核生物的RNA聚合酶(RNAP)主要负责转录合成信使RNA(mRNA),调控不同基因的转录水平,以调节生物体的生长发育和应对复杂多变的环境。研究者采用传统的荧光显微镜观测到RNAP可形成团簇,据此针对DNA转录调控提出“转录工厂”模型。随着单分子技术的发展,研究者在单分子水平上观测到了活细胞中RNAP动态调控DNA转录,提出RNAP可以通过液-液相分离机制进行转录调控。该综述总结了不同单分子荧光显微镜的技术原理,以及相关的荧光探针标记方法,并介绍了在真核生物和原核生物中应用单分子成像技术可视化RNA聚合酶动态调控DNA转录过程的研究进展,最后展望了单分子技术在转录调控研究中的应用前景。

载体介导的人支气管上皮细胞DNA聚合酶β基因的靶向RNA干扰

目的运用载体介导的RNA干扰技术靶向抑制人DNA聚合酶β基因在支气管上皮细胞中的表达,为研究DNA聚合酶β在环境化学污染物所致DNA损伤修复中的功能和机制作准备。方法利用分子克隆技术构建含pU6启动子的人DNA聚合酶β基因RNA干扰特异性绿色荧光蛋白C1载体重组子“pEGFP-C1-U6-dsRNA”;以脂质体法将载体重组子转染人支气管上皮细胞,同时以空白细胞和空载体转染细胞作对照;在经G418筛选后,以荧光显微成像技术观察细胞的转染效果,以蛋白印迹法分析转染后细胞中的DNA聚合酶β表达情况。结果在转染重组子的细胞中,DNA聚合酶β的表达明显下调,仅相当于正常细胞的17·3%。结论人支气管上皮细胞DNA聚合酶β基因的靶向抑制成功。

siRNA沉默DNA聚合酶β基因对胃癌BGC-823细胞增殖的影响

目的:观察siRNA沉默DNA聚合酶β(DNA polymerase β,polβ)基因后对胃癌BGC-823细胞增殖的影响。方法:用实时荧光定量PCR(real-time fluorogentic quantitative PCR,RFQ-PCR)和Western印迹法检测先前构建好的转染不同siRNA载体的各组细胞中polβ mRNA和蛋白质表达水平,用FCM法和裸鼠体内成瘤实验检测各组细胞的增殖情况。结果:转染polβ靶向siRNA的BGC-823细胞中polβ mRNA和蛋白质表达水平均明显降低,且siRNA载体pRNAT-U6.1-sipolβ2(抑制程度83%)的沉默抑制作用强于siRNA载体pRNAT-U6.1-sipolβ1(抑制程度56%);与无关siRNA对照组、空载体对照组和空白对照组相比,转染pRNAT-U6.1-sipolβ1组细胞的S期比例及细胞增殖速度明显下降,而转染pRNAT-U6.1-sipolβ2组细胞的S期比例以及细胞增殖则明显升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:DNA polβ高表达和近乎完全抑制的超低水平表达都不利于维持细胞的生理状态;BGC-823细胞中polβ表达通过siRNA沉默到合适的低水平,对肿瘤的生长可以起到抑制作用。

人DNA聚合酶β基因靶向RNA干扰重组子克隆及序列分析

目的克隆用于人DNA聚合酶β(DNApolymerasebeta,Polβ)基因靶向RNA干扰的双链RNA(doublestrandRNA,dsRNA)寡核苷酸绿色荧光蛋白C1载体重组子“pEGFPC1pU6dsRNA”,为进一步研究人Polβ基因在环境化学污染物所致的DNA损伤修复中的作用机制作准备。方法依据Genbank中人polβ基因的cDNA序列,运用dsRNAoligonucleotidedesigner设计出用于RNA干扰用的dsRNA寡核苷酸序列,并以化学方法合成之。通过重组DNA技术将合成好的dsRNA克隆到含人pU6启动子的pSIRENRetroQ逆转录病毒载体上,以此重组子转化感受态E.coliDH5α,经氨卞青霉素筛选后进行扩增,并抽提质粒。运用EcoRⅠ和BglⅡ消化并回收“pU6dsRNA”目的片段,再将“pU6dsRNA”亚克隆到pEGFPC1上,获“pEGFPC1pU6dsRNA”重组子,并进行酶切鉴定和序列分析。结果经酶切鉴定发现,“pEGFPC1pU6dsRNA”载体重组子处于预期条带位置,序列分析显示与所设计的目的片段序列完全相符。结论作者克隆了用于人Polβ基因靶向RNA干扰的dsRNA绿色荧光蛋白C1载体重组子“pEGFPC1pU6dsRNA”,为进一步研究Polβ基因功能作好了准备。

HL-60细胞内DNA甲基化作用与RNA聚合酶活力的关系

以 S-腺苷酰 - L-甲硫氨酸 ( SAM)为诱导物 ,在 1 0 μmol/L最佳浓度下可诱导 HL- 60细胞分化达 1 6%左右 .HPLC测定结果证明 ,诱导物处理后 HL- 60细胞 DNA甲基化水平升高 .通过 3 H-UTP同位素参入法 ,测定了不同处理时间和不同浓度 SAM对 HL- 60细胞 DNA模板体外转录活性的影响 ,发现体外活力下降 .比较了不同浓度α-鹅膏蕈碱存在下 RNA聚合酶活力的变化 ,结果表明 SAM处理后细胞中不同

RNA斑点印迹法检测人食管癌DNA聚合酶β的基因表达

目的 :探讨人食管癌组织DNA聚合酶 β(polβ)RNA水平的表达。 方法 :提取 5 1例食管癌患者的手术标本组织 ,包括 :17例癌灶组织 ,17例癌旁组织 ,17例“正常”组织细胞总RNA ,以生物素标记的polβcDNA探针进行RNA斑点印迹。结果 :DNApolβRNA水平的表达癌组织高于癌旁组织 (P <0 .0 5 ) ,癌旁组织高于“正常”组织 (P <0 .0 5 ) ,癌组织高于“正常”组织 (P <0 .0 1)。结论 :人食管癌组织及癌旁组织的DNApolβ基因RNA水平表达显著高于“正常”组织 ,提示DNApolβ的过表达可能在食管癌的发生、发展中起 作用。

DNA聚合酶β靶向siRNA对PC3细胞生物学行为的影响

目的:观察DNA聚合酶(pol)β靶向siRNA表达载体转染人前列腺癌PC3细胞对细胞生物学行为的影响。方法:采用已构建的DNA polβ靶向siRNA真核表达载体(pSUPERneoGFP-PS1、pSUPERneoGFP-PS2和pSU-PERneoGFP-CS),利用脂质体包裹转染PC3细胞,并设未转染组和转染空pSUPERneoGFP组。观察各组DNA polβmRNA和蛋白的表达及相应的细胞周期和自发突变率等细胞生物学行为的变化。结果:转染pSUPERneoGFP-PS1和pSUPERneoGFP-PS2可沉默PC3细胞DNA polβ蛋白的表达。5组间DNA polβmRNA表达的比较,差异有统计学意义(F=126.264,P<0.001);转染pSUPERneoGFP-PS1和pSUPERneoGFP-PS2组细胞较未转染、转染空pSU-PERneoGFP和转染pSUPERneoGFP-CS组显著降低(P<0.05)。5组间S期细胞比例和自发突变率比较,差异有统计学意义(F=72.501和6.860,P<0.05);转染pSUPERneoGFP-PS2组细胞S期比例及自发突变率较对照组显著降低,而转染pSUPERneoGFP-PS1细胞S期比例及自发突变率显著高于对照组(P<0.05)。结论:适宜的DNA polβ低水平表达是PC3细胞遗传稳定性维持所依赖的。

β-榄香烯对RNA聚合酶活性的抑制及与DNA的结合

β-榄香烯是中药温莪术中的一种有效成分,它能抑制某些肿瘤的增长。我们的实验表明,β-榄香烯浓度为0.0074mol/L至0.0172mol/L时对RNA聚合酶有明显的抑制作用;加入β-榄香烯后DNA融点下降,吸收光谱移位及荧光强度增加,表明本品与DNA相结合。

利用Taq DNA聚合酶直接从双链RNA模板中扩增靶序列

利用Taq DNA聚合酶既具有DNA聚合酶活性义具有反转录酶活性的特点,探索了在Taq DNA聚合酶单独作用下以双链RNA为模板进行PCR反应的条件。结果表明靶序列长度为277 bp、369 bp、987 bp时,均可直接进行PCR扩增;短片段序列扩增的退火温度在47．0℃、47．9℃、50．2℃、52．6℃、54．9℃、56．7℃条件下,均可有效扩增,而长片段序列扩增的退火温度在50．2℃、52．6℃、54．9℃、56．7℃条件下,也可扩增出相应的靶序列。这一结果提示利用Taq DNA聚合酶可以dsRNA为模板直接扩增目的片段,尤其是短片段的扩增。

DNA聚合酶β靶向siRNA真核表达载体的构建和鉴定

目的:构建DNA聚合酶β(polβ)靶向的小干扰RNA(siRNA)真核表达载体。方法:根据GenBank中人DNApolβ基因(M13140)的全长序列,利用设计分析软件设计2个DNApolβ靶向发卡样siRNA结构,退火后形成双链,克隆入表达载体pslience2.0-GFP,得到重组质粒pslience2.0-GFP-sipolβ1和pslience2.0-GFP-sipolβ2。通过限制性核酸内切酶酶切和DNA序列测定对重组质粒进行鉴定。结果:经酶切鉴定寡核苷酸已成功插入表达载体pslience2.0-GFP,DNA序列分析表明插入片段序列与合成的siRNA序列相同。结论:成功构建了靶向DNApolβsiRNA真核表达载体。

siRNA干扰HSV-1 UL30 DNA聚合酶基因的研究

目的:筛选高效沉默HSV-1UL30基因的siRNA,研究siRNA沉默UL30基因后对HSV-1繁殖的影响。方法:设计并化学合成12对靶向UL30基因的siRNA,与pEGFP-N1-Fi融合表达质粒共转染VERO细胞,流式细胞术筛选高效抑制Fi-EGFP融合蛋白的siRNA,实时荧光定量PCR检测siRNA对感染细胞内UL30mRNA表达的抑制效果,CPE法和空斑减数实验评价siRNA对HSV-1繁殖的抑制效果。结果:共转染实验筛选出高效抑制Fi-EGFP融合蛋白的siRNA4、siRNA10及siRNA8,这3对siRNA均能显著降低感染细胞内UL30mRNA的表达水平及病变细胞释放到培养上清的子代病毒滴度,siRNA4和siRNA10在感染后36h对HSV-1的繁殖有明显的抑制效果,其病斑分别比对照组减少61.17%、51.46%(P<0.05),siRNA4、siRNA10及siRNA8组最终形成的空斑直径分别比对照组减小29.94%、23.49%、21.69%(P<0.01)。结论:筛选到高效抑制UL30的3对siRNAs,siRNA4及siRNA10在病斑形成早期对HSV-1的繁殖有明显的抑制效果,说明siRNA4、siRNA10及siRNA8均能延缓病斑的扩大和病斑数目的增长,对病毒的繁殖有一定的抑制效果。

酿酒酵母依赖于DNA的RNA聚合酶的分离和鉴定

从酿酒酵母A_(364A)菌株制备原生质体,经超声波处理、磷酸纤维素P11吸附分离和DEAE-Sephadex A25层析等步骤,获得四个依赖于DNA的RNA聚合酶活性峰。根据层析行为和对α-鹅膏蕈碱的敏感性,确定四个活性峰依次分别为RNA聚合酶IA、IB、Ⅱ和Ⅲ。

HBV DNA聚合酶在介导HBV相关肝细胞癌肿瘤细胞免疫逃逸中的作用

目的本研究旨在明确HBV DNA聚合酶是否与T淋巴细胞功能衰竭相关,进而介导HBV相关肝细胞癌(HCC)肿瘤细胞的免疫逃逸以及探寻具体的分子机制。方法稳定转染带有Flag标签的HBV DNA聚合酶表达质粒(FlagHBV-P)和细胞间黏附分子-1(ICAM1)的肝癌细胞系Huh7、HepG2与Jurkat细胞共培养,MTT、qRT-PCR、酶联免疫吸附测定(ELISA)实验分别检测Jurkat细胞增殖、活化(CD69表达)以及细胞因子IFN-γ分泌情况。RNA-seq筛选稳转细胞系与对照细胞中表达差异的免疫相关分子,mRNA半衰期及蛋白半衰期实验确定HBV DNA聚合酶对免疫相关分子具体在何种水平产生影响。网站预测此免疫相关分子启动子区域可能结合的转录因子,Western Blot实验验证转录因子对免疫相关分子的影响,挽救实验确定HBV DNA聚合酶是否通过此转录因子影响免疫相关分子的表达水平。两组间比较采用成组t检验。结果与对照组相比,实验组细胞(Huh7、HepG2)增殖、活化及细胞因子分泌明显降低(P值均<0.01)。与对照细胞相比,实验组细胞(Huh7、Hep G2)的ICAM1 mRNA和蛋白水平均降低(P值均<0.01)。网站预测ICAM1启动子并初步筛选锚定了NFKB1、RELA和STAT3。与对照组相比,实验组细胞(Huh7、Hep G2)p65蛋白的表达水平明显降低(P值均<0.01)。过表达p65后,ICAM1蛋白表达水平明显升高,降表达p65后,ICAM1蛋白表达水平明显降低(P值均<0.01),挽救实验中过表达p65后,对照组与实验组细胞的ICAM1表达水平无明显差异(P值均>0.05)。过表达ICAM1后,对照组与实验组细胞(Huh7、Hep G2)的增殖、活化及细胞因子分泌无明显差异(P值均>0.05)。结论HBV DNA聚合酶通过抑制NF-κB中p65的表达来下调ICAM1的水平以介导HCC免疫逃逸。

DNA指导的RNA聚合酶的研究——Ⅰ.615小鼠肝RNA聚合酶B(Ⅱ)的提取和鉴定

本文叙述了从615小鼠肝中提取和纯化RNA聚合酶B(Ⅱ)的程序。这种酶在性质和结构上与已报道的其他真核生物的同类酶基本一致。其DEAE-纤维素DE52洗脱部分在280nm光吸收测定和~3H-UTP掺入活性测定都表明它是单一的峰,在不变性的聚丙烯酰胺凝胶电泳上也是一条电泳带;在变性电泳条件下,它由11条电泳带组成,其中有两个大亚基,其分子量分别为220,000和125,000道尔顿。这种酶对α-鹅膏蕈碱的抑制作用非常敏感,1μg/ml α-鹅膏蕈碱可以抑制RNA合成的50%。

RNA聚合酶监视的DNA修复机制

生物体在正常生命过程中面临内/外因来源的DNA损伤,DNA损伤不仅影响基因正确复制,也阻碍其正常转录.为避免DNA损伤带来的灾难性后果,生物体进化出一整套修复机制,以保证复制和转录的正确性、基因组的完整性和遗传的稳定性.本文重点综述了RNA聚合酶监视(RNA polymerase-surveilled,RNAP-S)的DNA修复机制.首先从RNA聚合酶(RNA polymerase,RNAP)的结构出发介绍了RNAP对DNA损伤的感知机制;其次讨论了滞留RNAP的回溯、与其模板DNA的解离以及后续修复机制的启动,真核细胞科凯恩综合征B蛋白(Cockayne syndrome protein B,CSB)及其泛素化和8-氧代鸟嘌呤DNA糖基化酶1(8-oxoguanine DNA glycosylase1,OGG1)介导的RNAP-S修复;最后探讨了RNAP-S损伤修复的生物学意义并展望其前景.

通过DNA聚合剪切放大体系提高RNA的检测灵敏度

基于循环的DNA剪切循环放大分子机器构建了一个RNA传感器。该分子机器以RNA为输入,产生大量的DNA片段,并替换报告探针上的荧光DNA从而产生荧光信号,实现对靶RNA浓度的放大检测。本分子机器分为两部分,反应部分和报告部分。在反应部分,以靶RNA为输入条件,以一个特殊设计的探针为反应模板引发一个自发连续的DNA聚合-剪切反应网络,重复产生大量信号DNA链;这些信号DNA链进入报告部分,通过杂交替换反应从一个报告探针上替换下带有荧光DNA序列,释放到溶液中。这样通过剪切产生的大量DNA适体序列被释放到溶液中,并替换报告探针上的荧光DNA,实现信号的放大。

植物RNA聚合酶Ⅳ调控DNA甲基化和发育的研究进展

DNA甲基化是一类稳定可遗传的表观遗传修饰,在调控基因表达、沉默转座子和维持基因组稳定性等方面发挥重要作用。植物中,DNA从头甲基化通过RNA指导的DNA甲基化(RNA-directedDNAmethylation,RdDM)途径建立。植物特有的DNA依赖的RNA聚合酶Ⅳ(DNA-dependent RNA polymerase Ⅳ, Pol Ⅳ)是RdDM途径核心蛋白,转录产生非编码RNA,通过RdDM途径引导从头建立DNA甲基化,进而调控植物基因表达和生长发育。Pol Ⅳ行使功能受多个蛋白调控:组蛋白阅读器SHH1 (SAWADEE homeodomain homolog 1)识别H3K9甲基化引导Pol Ⅳ到基因组特定位点;染色质重塑因子CLSY (CLASSY)蛋白家族协助Pol Ⅳ识别靶位点;RNA依赖的RNA聚合酶2 (RNA-dependent RNA polymerase 2, RDR2)将Pol Ⅳ转录产生的单链RNA转换成双链RNA。本文总结了Pol Ⅳ及其调控蛋白调控植物DNA甲基化和发育的研究进展,以期为DNA甲基化研究和农作物育种提供参考。

UvrD解旋酶通过牵动RNA聚合酶反向运动促进DNA修复

以往的研究表明,UvrD解旋酶与核苷酸的切除修复功能相关,但其机制并不明确。美国纽约大学的Epshtein等人在近期的研究中揭示了大肠杆菌UvrD解旋酶在核苷酸切除与修复中所扮演的具体角色。大肠杆菌UvrD解旋酶与RNA聚合酶在转录延长过程相结合,利用其解旋/延长活性,强制使RNA聚合酶沿DNA链反向滑动。通过诱导RNA聚合酶的反向运动,UvrD使DNA原先被遮盖住的损伤区域暴露,从而使核苷酸切除修复的相关酶能够顺利结合到损伤区域上。实验结果表明，UvrD解旋酶是对基因完整性起到极大正面意义的转录延长因子。

模板甲基化水平对鼠肝RNA聚合酶体外转录活性的影响

利用３Ｈ－ＵＴＰ同位素参入法，研究了大鼠肝细胞ＲＮＡ聚合酶在核内外的转录活性，结果表明：在细胞核内的转录活性明显低于在无核抽提物中的转录活性。利用自身的ＤＮＡ模板，优于利用外加的ＤＮＡ模板。并比较了不同ＤＮＡ甲基化水平的模板对ＲＮＡ聚合酶体外转录活性的影响，发现模板的甲基化水平与其体外转录水平呈反相关。

调控食管癌EC9706细胞DNA聚合酶β表达的初步研究

目的:观察DNA聚合酶β(DNA polβ)对食管癌EC9706细胞生物学特性的影响。方法:以pSINsi-hU6为载体构建DNA polβ靶向的siRNA表达质粒,转染EC9706细胞,G418筛选。流式细胞术和裸鼠体内成瘤实验检测细胞增殖情况;实时荧光定量PCR检测细胞DNA polβmRNA的表达。结果:与空载体组和对照组相比,实验组1和实验组2(转染siRNA重组表达质粒)DNA polβmRNA的表达显著下降(P<0.05),DNA polβ高表达组中mRNA的表达显著升高(P<0.05);实验组1、实验组2和DNA polβ高表达组细胞周期S期比例显著增加(P<0.05),肿瘤重量亦显著增加(P<0.05)。结论:DNA polβ的高表达和过低表达,都会增加细胞的遗传不稳定性,可能在食管癌的发生中起一定作用。