真核生物转录的分子基础——2006年诺贝尔化学奖介绍

10月4日,瑞典皇家科学院秘书长奥奎斯特教授宣布,今年诺贝尔化学奖授予1959年诺贝尔生物或医学奖获得者ArthurKornberg之子、美国斯坦福大学化学家罗杰·科恩博格(RogerD.Kornberg),以表彰他在真核生物转录的分子基础研究中的杰出贡献。现编辑部把诺贝尔基金委员会网站上公布的、由Thelander教授撰写的获奖项目详细介绍译成中文转载,以飨读者。     

RNA修饰分析方法研究进展

迄今为止,在RNA分子中发现150多个转录后修饰。研究表明RNA中大量动态、可逆的修饰具有多种生物学功能,能够参与真核生物基因表达的调控。因此,了解RNA修饰的动态分布、机制、调控和功能可以扩展人们对生命体调控机制的深入认识和理解。破译RNA修饰的生物学功能主要依赖于对这些修饰的精确检测、定量和定位分析。近10年来,用于RNA修饰的分析方法得到显著发展,促使RNA修饰领域发生了巨大变革。该文总结了RNA修饰分析方法的原理、优点和缺点,并对RNA修饰研究技术的发展进行了展望。     

单细胞与空间转录组分析研究进展

单细胞的异质性在胚胎发育、神经系统发育、癌症病变等生物学过程中具有重要的研究意义。单细胞转录组测序利用测序技术解析细胞内转录本序列,为细胞异质性研究提供可靠、准确的研究手段及观测视野,为揭示生物发育规律、疾病发生发展机制等提供了重要的技术手段。该文围绕单细胞与空间组学分析,综述了近年来发展的各类单细胞转录组测序、单细胞多组学测序及空间转录组分析方法,分析了其优缺点。同时展望了单细胞与空间转录组分析领域的发展趋势,即开发低成本、全方位、高通量、高分辨的单细胞空间多组学分析方法以实现对单个细胞更为细致、全面及准确的描述和精准单细胞图谱构建。     

碱性磷酸酶的体外检测和体内成像研究进展

碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)是一种水解酶,可以催化蛋白质、核酸和碳水化合物中磷酸基团的去除.ALP广泛存在于原核生物和真核生物中,具有调节细胞分裂、增殖、凋亡和信号转导等生物功能.ALP的活性失调与心血管疾病、糖尿病和癌症等疾病密切相关,是一种重要的生物标志物.ALP的超灵敏检测对临床...     

热休克蛋白90的分子伴侣调控与癌症研究进展

热休克蛋白90(Heat shock protein 90,HSP90)是在遗传上高度保守的热休克蛋白家族成员之一。在真核生物细胞中,HSP90作为一种重要的分子伴侣,在维持细胞内蛋白质稳态方面起到关键的调节作用。HSP90的底物蛋白种类繁多,因而HSP90广泛参与诸多生命活动。随着研究的深入,研究者发现HSP90对肿瘤的发生发展以及转移起到重要调节作用,HSP90逐渐成为抗肿瘤生物学研究的靶点。本文综述了HSP90作为分子伴侣的最新研究进展及其与癌症的关系。     

多肽酰肼法合成翻译后修饰物蛋白NEDD8

NEDD8(神经前体细胞表达发育下调蛋白8)是真核生物体内一种重要的类泛素化蛋白,参与调控细胞内一系列重要的生命过程.目前获得NEDD8的主要方法是生物重组表达,该策略的缺点在于表达量不高且需要除去外加纯化标签的步骤.本研究结合高温辅助固相合成技术与基于多肽酰肼连接的一锅连接-脱硫策略,较为高效地获得了均一性的NEDD8蛋白,为进一步研究NEDD8修饰蛋白的结构与功能提供了基础.     

DNA G-四链体识别探针研究进展

G-四链体是一种由富含鸟嘌呤核酸序列形成的独特的二级结构,广泛分布于真核生物基因组,如端粒DNA、r DNA和一系列基因中的启动子区域。G-四链体结构对很多重要的生理过程如基因的转录、复制、重组以及保持染色体的稳定性方面具有重要作用。G-四链体的特异、高灵敏检测将为进一步了解G-四链体结构在人类细胞基因组中的分布、功能和机制奠定基础,也可能为靶向G-四链体的肿瘤治疗方法提供新的思路。因而过去几十年人们一直致力于开发设计具有高选择性和高灵敏度的G-四链体识别探针,这些探针已经广泛应用于溶液中G-四链体的识别,而且具有良好的选择性。目前也有少数探针能够直接用于检测活体G-四链体结构。本文综述了一些常见的靶向G-四链体的小分子配体,以及它们在染色体和活体细胞G-四链体检测中的应用。笔者希冀本文能为设计识别G-四链体的高性能探针,进一步实现活细胞内G-四链体的检测提供借鉴。     

SUMO化蛋白质组的富集策略研究进展

蛋白质的SUMO(Small ubiquitin-like modifier)化修饰是生物体内一类重要的翻译后修饰,与核转运、转录调控、基因完整性维持和细胞周期调控等重要生物学过程密切相关.然而由于SUMO本身天然丰度低以及氨基酸序列冗长,SUMO化修饰的分析鉴定一直是研究的热点和难点.为实现SUMO化蛋白质组的深度覆...     

靶向抑制DNA拓扑异构酶的抗肿瘤药物研究

DNA拓扑异构酶是真核细胞和原核细胞中的一种基本酶,广泛存在于细胞核中,对DNA的转录、复制以及基因表达过程中的DNA拓扑结构的改变起着重要的作用。研究发现DNA拓扑异构酶在肿瘤组织中高度表达,许多抗肿瘤药物的作用机制与抑制拓扑异构酶有关,目前拓扑异构酶已成为筛选抗肿瘤药物的重要靶点。     

基于VHSE结构表征的蛋白酶体酶切位点预测及酶切特异性研究

泛素-蛋白酶体在真核生物的抗原呈递、细胞周期调控和转录因子激活等生理过程中发挥着极为重要的作用,其核心就是蛋白酶体对底物的选择性酶切作用,因此对选择性酶切位点的预测一直是计算生物学的一个重点研究内容.针对现有酶切位点预测方法的非线性和物理意义不明确等问题,借鉴定量构效关系研究方法,采用基于氨基酸物理化学性质的描述子——VHSE(Principal component score vector of hydrophobic,steric,and electronic properties)对收集的2650个MHC-I配体的源蛋白序列进行了结构表征,在此基础上利用支持向量机建立了蛋白酶体酶切位点的预测模型,其最优线性模型的灵敏度(Sensitivity)、特异性(Specificity)、接受者操作特征曲线下面积(area under receiver operatingcharacteristics curve,AUC)和马休斯相关系数(Matthews coefficient of correlation,MCC)分别为90.18%,69.63%,0.8797和0.6131.模型分析结果表明:影响酶切位点选择性的氨基酸性质由大到小依次为:疏水性、电性和立体特征;P9,P8,P4,P1,P3’,P4’和P5’位氨基酸对酶切位点的选择有重要影响,研究亦显示酶切位点上游P1位和下游P1’～P5’的"疏水势差"有利于蛋白酶体的切割作用.     

酵母RNA聚合酶Ⅱ体外转录系统的研究

利用酵母核抽提物研究了酵母ADH1和PHO5基因的体外转录反应。以特异的RNA探针检测,首次得到了PHO5和ADH1基因启动子的体外转录产物。体外转录反应被低浓度的α-鹅膏蕈碱所抑制。PHO5基因可以在体外与体内一致或接近的位点正确起始。体外转录反应与模板的量在一定范围内呈线性关系。缺失酵母启动子的模板不能给出转录产物。     

微生物代谢物组学的研究方法与进展*

代谢物组学、基因组学、转录组学和蛋白质组学是系统生物学研究的重要组成部分。近年来,在代谢物组学领域,微生物代谢物组学的研究受到人们的重视,成为研究的热点。本文综述了微生物代谢物组学的研究方法,包括样品处理、分析平台、数据处理和生物学解释等,并讨论了微生物代谢物组学在代谢工程方面的应用潜力,以及微生物代谢物组学的研究前景和所面临的挑战。     

组合肽配体库技术富集蛋白研究进展

低丰度蛋白是生物体中重要的活性物质,参与新陈代谢、转录和翻译等多种生理及病理过程,因此对低丰度蛋白的研究具有重要意义。组合肽配体库技术(CPLL)是富集低丰度蛋白的一种有效方法,通过CPLL富集作用可以实现低丰度蛋白的检测与鉴定。该文总结了CPLL应用于不同领域中(包括人体、动物源、植物源等蛋白研究方面)低丰度蛋白样品的富集研究,可为CPLL的进一步应用提供参考。     

微生物代谢组学的研究方法与进展

代谢组学、基因组学、转录组学和蛋白质组学是系统生物学研究的重要组成部分。近年来,在代谢组学领域,微生物代谢组学的研究受到人们的重视,成为研究的热点。本文综述了微生物代谢组学的研究方法,包括样品处理、分析平台、数据处理和生物学解释等,并讨论了微生物代谢组学在代谢工程方面的应用潜力,以及微生物代谢组学的研究前景和所面临的挑战。     

三十株海洋微藻甾醇组成的GC-MS分析

甾醇是所有真核生物细胞膜的基本组成,它们能控制膜的流动性和渗透性,在某些植物体内还担负细胞增殖信号传递、调节细胞膜结合酶活性的特殊功能。近年来国外学者的研究表明,甾醇可作为海洋微藻化学分类学依据,其中某些甾醇还是良好的海洋沉积有机物来源的生物指标物(biomarker)。另外,海洋微藻中甾醇种类含量直接影响着海洋双壳类生物的生长发育。所以对海洋微藻甾醇组成进行全面的研究有着重要的意义。国内还鲜见这方面的研究报道。本文对30株海洋微藻进行了甾醇组成的CC-MS分析,以期为海洋微藻的进一步开发利用及化学分类学、饵料营养学等相关研究提供依据。     

甜菜黄脉坏死病毒RNA3和RNA4有生物活性体外转录产物及功能研究

甜菜黄脉坏死病毒RNA3和RNA4全长cDNA的合成是分别以Oligo-d(T)_(15)为引物合成第一链cDNA,cDNA的第二链的合成则分别应用RNA3和RNA4特异引物完成。全长双链cDNA分别克隆在pGEM3Zf(+)载体中,置于噬菌体Sp6启动子控制下。在体外以质粒DNA为模板应用“run off”系统及Sp6RNA Polymerase成功地合成了大量的具有高度生物活性的转录产物RNA3和RNA4。在两种转录反应系统中,以第一种方法即转录与加帽(capping)分步进行转录效率高,第二种方法(转录与加帽同时进行)转录效率较低,但转录产物侵染性更高。虽然在RNA3和RNA4转录产物的5′末端和3′末端分别含数目不同的非病毒核酸序列,但转录产物的活性并未受到显著的影响。应用这种具有高度生物活性的体外转录产物与该病毒Rg1分离物机械接种甜菜幼苗根毛,首次阐明了RNA3是导致甜菜丛根病的主要因素。     

人T细胞中核酸结合亲环素(hCyP33)与 poly(A)+RNA(mRNA)特异性结合

人亲环素33(human cyclophilin 33, hCyP 33)是1996年发现的一个蛋白质. 它由1个N-端的RNA结合团块、1个C-端的亲环素团块和两者之间的连接部分组成. RNA结合蛋白(RNA-binding protein, RBP)是参与真核生物RNA转录后剪接(splicing)、修饰(modification)和输送(transport)等功能的一类蛋白质. 亲环素具有肽脯氨酰顺反异构酶活性, 在蛋白质折叠、输送和相互作用过程中起着关键作用. 器官移植时使用的免疫抑制剂环胞菌素A (cyclosporin A, CsA)能与亲环素类蛋白质结合, 并抑制它们的酶活性. 但是同时具有这两种不同功能的亲环素33在细胞生理过程中到底起了什么作用, 至今尚不清楚. 用离子交换色谱法和亲和吸附的方法研究了人亲环素33与各种细胞RNA的结合特异性, 证实了人亲环素33只同具有poly(A)尾序列结构的mRNA, 即poly(A)⁺ RNA发生特异性结合.     

腺病毒(adenovirus)DNA的转录活性与宿主细胞核骨架(nuclear matrix)的关系

本文用温和的选择性细胞抽提技术,提取腺病毒(adenovirus)感染6h的Hela细胞核内各种DNA组分,分别以腺病毒DNA的早期转录区(El_a,El_b)与晚期转录区(L_2)作探针进行Southern杂交,结果表明只有正在活跃转录着的腺病毒DNA片段才与宿主细胞核骨架紧密结合,从而说明宿主细胞核骨架可能对病毒DNA的转录有重要作用。     

生物分子的单分子检测研究

本文评述了生物单分子检测的方法及其在生物大分子结构与功能之间的关系、酶的活性、反应动力学、分子构象、DNA和RNA的转录、蛋白质折叠等生物学重要问题研究上的应用。对生物单分子检测技术这一研究领域的发展趋势作了展望。     

《化学通报》2006年（第69卷）总目次

热烈庆祝中国科学院化学研究所成立五十周年中国科学院化学研究所五十周年…………………………………………………………………………万立骏(10-723)如烟往事———化学所五十年追忆…………………………………………………………………………胡亚东(10-738)获奖介绍真核生物转录的分子基础———2006年诺贝尔化学奖介绍………………………………………………………(11-803)化学家中国科学院2005年新增院士介绍…………………………………………………………………………………(2-81)进展评述有机复合光电导材料及器件研究进展…………………