酿酒酵母中G4 DNA的结构特征及其对Pif1解旋活性调节的研究
发布时间：2022-01-19 19:01
G4（G-quadruplex）DNA是一类特殊的DNA二级结构,其核心结构是四个鸟苷酸通过氢键形成的G-四分体平面,当两个以上的平面在一价阳离子Na+或K+的稳定下,就形成了G4结构。G4结构广泛存在于基因组中,并且在DNA复制、转录、端粒代谢等多种生命活动中发挥着重要的作用。因此,正确的处理G4结构对维持基因组稳定性意义重大。解旋酶是一种分子马达蛋白,它依靠水解ATP获得能量来打开核酸之间的氢键。酿酒酵母解旋酶Pif1（S.cerevisiae Pif1）是一类5’-3’DNA解旋酶,它不仅具有极强的G4解旋能力,而且在抑制端粒酶活性、促进冈崎片段的加工成熟以及核糖体DNA复制等过程中都发挥着重要作用。尽管酵母体内G4 DNA的数量及分布已经通过生物信息学的方法得到,但是其结构特征仍然未知,Pif1对不同G4结构的解旋偏好性也不清楚。本文随机选取了酵母体内的83条可能形成G4结构的序列,利用smFRET（单分子荧光共振能量转移）、CD光谱和FRET熔化等实验手段,系统的探究了酵母体内G4的结构特性及其与Pif1作用的机理,得到以下结论:（...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
G4结构示意图
算法和基于高通量测序的方法对人类基因组中 G4 数量进行了新的检测，识别出 716，310 个不同的潜在 G4 结构，表明人类基因组中有可能形成 G4 的区域数量显著增加(Chambers et al. 2015)。有趣的是，这些假定的 G4 结构并非随机分布在基因组中。在高等真核生物的复制起点附近经常发现有可能形成 G4 的序列（G-quadruplex formingpotential，QFP）。在 250，000 个人类复制起点中，大多数都存在 QFP 序列(Valton et al.2014)，说明 G4 的存在很可能与复制起始位点的识别有很大的关系。在人类基因组中，QFP 不仅存在于细胞核中，还存在于线粒体 DNA 序列中(Bharti et al. 2014; Damas et al.2012)。1.1.2 G4 DNA 结构特征事实上，许多富含 G 的 DNA 序列可以折叠成多个 G4 结构，这些结构可以同时存在并处于热力学平衡中。G4 结构采用多种拓扑结构（如图 1-2），根据 DNA 链的极性可以将 G4 分为平行结构（parallel）、反平行结构（antiparallel）和混合结构（hybrid）。此外，G4 结构可以在一条链内（intramolecular）或多条链间（intermolecular）形成(Burgeet al. 2006)。本实验所用到的都是分子内 G4。
人类端粒序列 d[AGGG(TTAGGG)3]主要折叠形成反平行篮式构型(Masiero et al. 2010)，而在 K+溶液中，更倾向于折叠成一种混合结构(Ambrus et al. 2006; Phan et al. 2007)。除此之外，Xue 等人发现，人类端粒 DNA 序列在 PEG 产生的分子拥挤条件下更倾向于折叠成平行结构的 G4。这种 G4 具有不寻常的稳定性而且对端粒酶持续合成能力有着显著的负面影响(Xue et al. 2007)。1.1.3 G4 DNA 的生物学功能自从 G4 结构被发现以来，一直吸引着人们对它的好奇心，越来越多的证据表明它们存在于基因组 DNA 和 RNA 中，这说明这些非典型的核酸结构在多种生命过程中可能起着重要功能（如图 1-3）。关于 G4 DNA 功能研究最多的是 G4 在端粒中的功能。端粒是位于线性染色体末端的核蛋白复合体，在保护染色体不被降解、防止染色体相互融合、控制细胞周期等方面都发挥着重要作用(Zakian 2012)。端粒由富含 G 的重复序列串联而成，其延伸由端粒酶控制。G4 对端粒的影响有利于弊。端粒 3 端形成的 G4 能保护端粒免受核酸酶或其他事件的降解。但是 G4 结构也会影响到端粒酶活性，其中分子间反平行的 G4 结构能抑制端粒酶的活性(Oganesian et al. 2006)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于功能性核酸识别的荧光各向异性分析方法与应用[J]. 吴熙,裴晓静,林若韵,刘锋,李娜. 光谱学与光谱分析. 2017(01)
本文编号：3597391
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
G4结构示意图
算法和基于高通量测序的方法对人类基因组中 G4 数量进行了新的检测，识别出 716，310 个不同的潜在 G4 结构，表明人类基因组中有可能形成 G4 的区域数量显著增加(Chambers et al. 2015)。有趣的是，这些假定的 G4 结构并非随机分布在基因组中。在高等真核生物的复制起点附近经常发现有可能形成 G4 的序列（G-quadruplex formingpotential，QFP）。在 250，000 个人类复制起点中，大多数都存在 QFP 序列(Valton et al.2014)，说明 G4 的存在很可能与复制起始位点的识别有很大的关系。在人类基因组中，QFP 不仅存在于细胞核中，还存在于线粒体 DNA 序列中(Bharti et al. 2014; Damas et al.2012)。1.1.2 G4 DNA 结构特征事实上，许多富含 G 的 DNA 序列可以折叠成多个 G4 结构，这些结构可以同时存在并处于热力学平衡中。G4 结构采用多种拓扑结构（如图 1-2），根据 DNA 链的极性可以将 G4 分为平行结构（parallel）、反平行结构（antiparallel）和混合结构（hybrid）。此外，G4 结构可以在一条链内（intramolecular）或多条链间（intermolecular）形成(Burgeet al. 2006)。本实验所用到的都是分子内 G4。
人类端粒序列 d[AGGG(TTAGGG)3]主要折叠形成反平行篮式构型(Masiero et al. 2010)，而在 K+溶液中，更倾向于折叠成一种混合结构(Ambrus et al. 2006; Phan et al. 2007)。除此之外，Xue 等人发现，人类端粒 DNA 序列在 PEG 产生的分子拥挤条件下更倾向于折叠成平行结构的 G4。这种 G4 具有不寻常的稳定性而且对端粒酶持续合成能力有着显著的负面影响(Xue et al. 2007)。1.1.3 G4 DNA 的生物学功能自从 G4 结构被发现以来，一直吸引着人们对它的好奇心，越来越多的证据表明它们存在于基因组 DNA 和 RNA 中，这说明这些非典型的核酸结构在多种生命过程中可能起着重要功能（如图 1-3）。关于 G4 DNA 功能研究最多的是 G4 在端粒中的功能。端粒是位于线性染色体末端的核蛋白复合体，在保护染色体不被降解、防止染色体相互融合、控制细胞周期等方面都发挥着重要作用(Zakian 2012)。端粒由富含 G 的重复序列串联而成，其延伸由端粒酶控制。G4 对端粒的影响有利于弊。端粒 3 端形成的 G4 能保护端粒免受核酸酶或其他事件的降解。但是 G4 结构也会影响到端粒酶活性，其中分子间反平行的 G4 结构能抑制端粒酶的活性(Oganesian et al. 2006)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于功能性核酸识别的荧光各向异性分析方法与应用[J]. 吴熙,裴晓静,林若韵,刘锋,李娜. 光谱学与光谱分析. 2017(01)
本文编号：3597391
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3597391.html
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