化學(xué)生物學(xué)

1、核酸動(dòng)態(tài)學(xué),張志超大連理工大學(xué)精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,Friedrich Miescher,核酸發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)始人,FIG. 1. X-ray diffraction patterns of the Na salt of poly[d(I-C)]fibers. (a) D-form pattern of poly[d(I-C)] fiber at 75% r.h. recordedon a flat-plate camera. Spec

2、imen-to-film distance, 5 cm. (b) Precession photograph of the poly[d(I-C)] fiber at 75% r.h. Specimen-to-film distance, 6cm. (c) B-form pattern of wet fiber poly[d(I-C)] (r.h., 95%). The photograph was recorded on a flat

3、-plate camera as in a.,A, B, Z型DNA的對(duì)比,Z DNA,Biophysical Journal Volume 90 May 2006 3203–3207,Probe for Z-DNA,,小溝結(jié)合DNA 靶向化合物,N3 of A and O2 of T at the floor of the minor groove in ATSequences form H-bond with minor groo

4、ve binder.,What do the small molecules whisper to you?N3 of A and O2 of T at the floor of the minor groove in ATsequences.,There are no general codes for sequence-specific recognition. We cannot predict the atomic

5、interactions between the protein side chains and the functional groups of the nucleotides given their sequences.However, there are several general families of DNA-binding motifs：α Helix　is the most common structural el

6、ement used for base recognition.β-sheets　can be used as well.,鋅指蛋白,鋅指蛋白通常由一系列鋅指組成。 具有重復(fù)結(jié)構(gòu)的氨基酸模式，相隔特定距離的胱氨酸結(jié)合鋅指，能與某些RNA/DNA 結(jié)合。 鋅指蛋白（zinc finger protein)是哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)模體(motif)，是各種特異性DNA結(jié)合蛋白質(zhì)中最大的一個(gè)類別。具統(tǒng)計(jì)大約有2%的人類基因(70

7、0至900個(gè))編碼鋅指蛋白。這些鋅指蛋白與真核基因的表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)。鋅指蛋白最早由諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Klug和同事在爪蟾轉(zhuǎn)錄因子IIIA (TFIIIA)蛋白質(zhì)中首先發(fā)現(xiàn)的。,鋅指蛋白,鋅指蛋白通過α螺旋識(shí)別DNA大溝,鋅指蛋白通過α螺旋識(shí)別DNA大溝,基因編輯療法,基因組重排被認(rèn)為是推動(dòng)治療方法的最后一步。正在進(jìn)化的領(lǐng)域如基因編輯為未來腫瘤、鐮狀細(xì)胞性貧血和已確定的免疫缺陷疾病的治療帶來希望?！　∵@一領(lǐng)域中的核心化合物是含鋅指結(jié)構(gòu)蛋

8、白質(zhì)(ZFPs)，這是一種自然而然出現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子。也就是說，他們可以調(diào)節(jié)DNA的活動(dòng)。可以對(duì)含鋅指結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)來發(fā)揮不同的作用。　　“給含鋅指結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)附加不同的功能領(lǐng)域就可以產(chǎn)生具有不同功能的蛋白質(zhì)?！奔永Ｄ醽喌腟angamoBioSciences公司發(fā)言人、公共衛(wèi)生博士ElizabethWolffe說：“我們可以通過給含鋅指結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)添加轉(zhuǎn)錄激活因子或抑制因子來調(diào)節(jié)基因向上或向下表達(dá)；我們還可以向含鋅指結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)添加核酸

9、酶，從而在基因組的特定位置切斷基因。然后，我們利用細(xì)胞本身的DNA修復(fù)機(jī)制來推動(dòng)DNA分布、修正或DNA加成?！薄　　盎蚓庉嫰煼ǖ膬?yōu)勢(shì)在于我們完全基于細(xì)胞本身的作用機(jī)制，沒有任何強(qiáng)化因子，”EnzoBiochem公司的創(chuàng)始人兼主席ElazarRabbani說：“一旦基因被成功編輯，它將在細(xì)胞的一生中發(fā)揮作用?！盓lazarRabbani擁有數(shù)項(xiàng)基因編輯方面的專利。,基因編輯最早被用來在體外進(jìn)行細(xì)胞試驗(yàn)?！拔覀冏畛鯇⒑\指結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)

10、技術(shù)用來治療血液和免疫系統(tǒng)疾病，”Wolffe說：“例如，艾滋病病毒能破壞T細(xì)胞的CCR5受體，治療過程中，從病人體內(nèi)提取細(xì)胞，在體外運(yùn)用ZFNs技術(shù)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)展、使其恢復(fù)正常，然后再輸回到病人體內(nèi)?！薄　angamo將在今年開展Ⅰ期臨床試驗(yàn)。從其他公司早期研究結(jié)果來看，Wolffe認(rèn)為，這種治療方法能使T細(xì)胞對(duì)艾滋病病毒產(chǎn)生1年至18個(gè)月的抵抗力——一個(gè)細(xì)胞的生命周期?！拔覀円呀?jīng)發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞在艾滋病病毒出現(xiàn)時(shí)有一種選擇性的生存優(yōu)

11、勢(shì)，”她說：“更重要的一點(diǎn)是，在細(xì)胞內(nèi)短暫出現(xiàn)的含鋅指結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)卻會(huì)帶來長(zhǎng)久的效果。我們發(fā)現(xiàn)鋅指結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)還可以運(yùn)用到干細(xì)胞，這樣就可以產(chǎn)生更長(zhǎng)久的效果，因?yàn)槠浜蟠械母杉?xì)胞都可以被改良?！薄　【o接著是艾滋病藥作為腦腫瘤，惡性膠質(zhì)瘤的治療藥物。這種治療方法的策略是破壞T細(xì)胞中的糖皮質(zhì)激素受體，這樣就能殺死惡性膠質(zhì)瘤腫細(xì)胞。不是來自病人自身的，這些被設(shè)計(jì)過的細(xì)胞，在使用糖皮質(zhì)激素抑制排斥反應(yīng)的同時(shí)，將會(huì)被注入患者腦內(nèi)?！　〉腔?/p>

12、因編輯的費(fèi)用也不便宜。Rabbani很支持這項(xiàng)技術(shù)?！拔艺J(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)不算太昂貴，”她說：“尤其是后代的細(xì)胞可以永遠(yuǎn)、持續(xù)不斷。我相信對(duì)人類來說，完整的基因處理，實(shí)際上是對(duì)諸如腫瘤等具有遺傳疾病最有希望的治療方法之一。”,鋅指蛋白的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀,小麥TaLSD1鋅指蛋白基因的電子克隆及序列分析 TFⅢA型鋅指蛋白及在提高植物耐逆性中的作用 鋅指蛋白2在胰腺癌中的表達(dá) 鋅指蛋白A20對(duì)人單核細(xì)胞LPS應(yīng)答的影響 鋅指蛋白A20 R

13、NAi腺病毒的制備及其對(duì)人腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U87細(xì)胞功能的影響 水稻C2H2型鋅指蛋白基因RZF71的克隆與表達(dá)分析 馬鈴薯Alfin1-like鋅指蛋白基因克隆與序列分析 特異識(shí)別HIV-1序列的鋅指蛋白的表達(dá)純化及其在Biacore CM-5芯片上的固定 陸地棉鋅指蛋白(GZFP)的原核表達(dá) 小鼠鋅指蛋白基因Znf230條件基因打靶載體的構(gòu)建,三鏈DNA,A triple-stranded DNA is a structur

14、e of DNA in which three oligonucleotides wind around each other and form a triple helix. In this structure, one strand binds to a B-form DNA double helix through Hoogesteen or reverse Hoogesteen hydrogen bonds.,三鏈DNA的特

15、點(diǎn),可以存活于人體；可以參與細(xì)胞關(guān)于DNA的一切生物學(xué)過程（例如DNA-蛋白質(zhì)結(jié)合）；專一性識(shí)別,四鏈DNA,肽核酸（peptide nucleic acids),肽核酸（PNA）是一種以中性酰氨鍵為骨架并兼有多肽和核酸性質(zhì)的獨(dú)特化合物 .,PNA的特點(diǎn),1. 中性肽鏈。與核酸的雜交能力強(qiáng)于核酸間的雜交能力；2. 熱穩(wěn)定性高于核酸間的雜交體；3. 抗酶解能力增強(qiáng)，由于其非肽和非核酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，蛋白酶和核酸酶均不能降解PNA。目前

16、，PNA被廣泛用于化學(xué)、生物學(xué)、反義藥物、分子識(shí)別、遺傳診斷等領(lǐng)域。,PNA的應(yīng)用,Applications: target duplex DNA by strand invasion or triplex formation for sequence-specific detection, purification, or genetic manipulation。目前，PNA被廣泛用于化學(xué)、生物學(xué)、反義藥物、分子識(shí)別、遺傳診斷等領(lǐng)域