网上有很多关于六氢吡啶结构式的知识,也有很多人为大家解答关于六氢吡啶结构的问题,今天小编为大家整理了关于这方面的知识,让我们一起来看下吧!
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一、DNA与蛋白质相互作用的研究方法有哪些
二、六氢吡啶结构式
一、DNA与蛋白质相互作用的研究方法有哪些
在许多细胞生命活动中,如DNA复制、mRNA转录和修饰、病毒感染等,都涉及DNA与蛋白质的相互作用。随着重组DNA技术的发展,许多重要的基因已经从裂体藻中分离出来。现在的关键问题是揭示环境因素和发育信号如何控制基因的转录活性。因此,有必要:a)鉴定和分析参与基因表达调控的DNA元件;b .分离和鉴定与这些顺式元件特异性结合的蛋白质因子;这些问题的研究涉及到DNA、格格都和蛋白质的相互作用。
研究DNA-蛋白质相互作用的实验方法主要有:A、凝胶块实验;b、DNase来自1足迹实验;c、甲基化干扰实验;d、体内足迹实验;f,拉倒实验。最近,问答360采用了一些新技术来研究蛋白质/核酸的相互作用,如适体技术、生物信息学方法、蛋白质芯片技术和纳米技术。
凝胶块实验
1、概念:
凝胶阻滞实验(G-extended multi-stay El retardation assay,G-extended multi-stay El retardation assay,G-extended multi-stay El retardation assay,G-extended multi-stay El retardation assay,G-extended multi-stay El retardation assay)又称DNA迁移率测定或条带阻滞测定,是20世纪80年代初用于研究体外DNA与蛋白质相互作用的特殊凝胶电泳技术。
2、原理:
在凝胶电泳中,由于电场的作用,裸露的DNA分子向正极移动的距离与其分子量的对数成反比。如果一个DNA分子与一种特殊的蛋白质结合,其在凝胶中的迁移会因分子量的增加而受阻,因此到正极的距离会相应缩短,从而在凝胶中出现一条滞后带,这几乎是凝胶阻滞实验的基本原理。
3、流程:
首先制备细胞蛋白提取液(理论上含有一种特殊的转录因子)。
用放射性同位素标记待检测的DNA片段(包括转录因子的结合位点)
该标记的探针DNA与细胞蛋白质提取物一起孵育,从而产生DNA-蛋白质复合物。
在控制DNA-蛋白质结合状态的条件下,进行非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
最后,进行放射自显影以分析电泳结果。
如何从4、提炼实验结果;
a、如果所有放射性标记的条带都集中在凝胶底部,说明细胞提取液中没有能与探针DNA结合的转录因子蛋白;
B.如果凝胶顶部出现放射性标记的条带,则该日历日表明细胞提取物中有转录因子蛋白可以与探针DNA结合。
5、DNA竞争实验:
DNA竞争分析的具体方法如下:
过量的未标记DNA(竞争DNA被加入到DNA-蛋白质结合反应系统中。如果与探针DNA结合的是相同的转录因子蛋白,那么大部分转录因子蛋白会与探针DNA竞争结合,使探针DNA仍处于游离未结合状态以获得总利润,电泳凝胶的放射自显影图像上不会出现阻断带。
如果反应体系中加入的竞争性DNA不能与探针DNA竞争结合同一转录因子,结果在电泳凝胶中的放射自显影图像上会出现封闭带。
6、应用:
a、凝胶阻断实验可用于鉴定特殊细胞的蛋白提取液中是否存在能与特定DNA(含转录因子结合位点)结合的转录因子蛋白;
b、DNA竞争实验可用于检测转录因子蛋白与DNA结合的精确序列位点;
c、通过竞争DNA中转录因子结合位点的碱基突变,可以研究这种突变的竞争表现以及对转录因子结合的影响;
d、利用DNA与特定转录因子的结合作用,也可以通过亲和层析分离特定的转录因子。
DNaseI足迹实验
1、定义:
足迹分析法是一种检测特定转录因子蛋白特异性结合的DNA序列的位置和核苷酸序列结构的特殊实验方法。
2、原理:
当DNA分子的某一片段与特定的转录因子结合时,可以保护其免受DNaseI酶的切割,不会产生相应的切割分子。于是,凝胶电泳的放射自显影图上出现了一个空白区域,俗称“足迹”。
3流程:
将待测双链DNA分子在体外以32P为5’端进行标记,用合适的限制性内切酶切下一端,得到单链末端标记的双链DNA。
在体外,它与细胞蛋白提取物(或核提取物)混合形成DNA-蛋白复合物。
向反应混合物中加入少量DNase I,并控制剂量使其平均每条DNA链只有一个磷酸二酯键断裂;
a .如果蛋白提取液中没有与DNA结合的特异性蛋白,DNase I消化后,产生一系列不间断的、连续的DNA片段梯度组,如从放射性标记末端开始的1个核苷酸、2个核苷酸、3个核苷酸;
b .如果DNA分子与蛋白质提取物中的转录因子结合,结合位点的DNA可以被保护免受DNase I酶的降解;
去除蛋白质,并将样品加入20%测序凝胶中进行电泳分离。实验分为两组:
A.实验组:DNA蛋白混合物。
b、对照组:仅DNA,不与蛋白提取液孵育。
最后,进行了放射自显影,并对实验结果进行了分析。
4、结果判断:
实验组凝胶电泳显示的序列显示,空白区为转录因子的蛋白结合部分;与对照组的序列相比,可以获得蛋白质结合位点的DNA片段的相应核苷酸序列。
5、其他足迹实验方法:
除了DNase1足迹实验,还开发了其他几种足迹实验,如:
一、游离羟基足迹实验;b、邻菲罗啉铜足迹实验;c、DMS(硫酸二甲酯)足迹实验
DMS足迹实验原理
DMS能甲基化DNA分子中裸露的鸟嘌呤(G)残基,六氢吡啶能特异性切割甲基化的G残基。如果DNA分子的某一段与转录因子结合,可以避免G残基的甲基化,避免六氢吡啶的裂解。
甲基化干扰分析
1、概念:
甲基化干扰试验是根据DMS(硫酸二甲酯)可以甲基化DNA分子中暴露的鸟嘌呤(G)残基,六氢吡啶可以特异性地化学切割甲基化的G残基的原理,设计的另一种研究蛋白质与DNA相互作用的实验方法。
利用这项技术,我们可以检测目标DNA中G残基的优先甲基化,以及它会对后续的蛋白质结合产生什么影响,从而更详细地揭示DNA与蛋白质的相互作用模式。
2、实验步骤:
用DMS处理靶DNA以使其局部甲基化(平均而言,每个DNA中仅发生一个G碱基甲基化)
用细胞蛋白提取液孵育,促进了DNA和蛋白质的结合。
凝胶电泳形成两种靶DNA带:
a、其中一个没有与蛋白质结合的DNA正常电泳带。
b,第二个与特定蛋白结合,呈现滞后的DNA电泳带。
从凝胶上切下这两条DNA电泳带,用六氢吡啶切割,结果如下:
a)甲基化的G残基被切割:由于转录因子蛋白在没有甲基化的情况下只能与正常的结合位点结合,如果转录因子的DNA结合位点序列中的G残基被DMS甲基化,转录因子就不能与其结合位点(顺式元件)结合,这样结合位点的G残基也会被六氢吡啶切割;
b)没有甲基化G残基的靶DNA序列不会被切割。
用六氢吡啶切割蛋白质结合的DNA带和无蛋白质的DNA带,然后进行凝胶电泳。
进行放射自显影,读取胶片并分析结果。
3、结果判断:
a、与转录因子蛋白结合的靶DNA序列,经六氢吡啶切割后,电泳分离,呈现两条带,带空白区。
b、不同转录因子蛋白结合的靶DNA序列,经六氢吡啶切割后,电泳分离,呈现三条带,无空白区。
4、应用:
a、甲基化干扰实验可用于研究转录因子与DNA结合位点G残基的关系;
b、是足迹实验的有效补充手段,可以鉴定足迹实验中DNA与蛋白质相互作用的确切位置。
5、缺点:
DMS只能甲基化DNA序列中的G和A残基,而不能甲基化T和C残基。
体内足迹实验
上面讨论的三种研究转录因子与DNA相互作用的方法都有一个共同的不足之处,那就是它们都是体外实验,所以人们会考虑这些实验结果是否能反映细胞中真实的生命过程,即细胞中真实的DNA与蛋白质的相互作用。
为了回答这个问题,科学家们设计了一种体内足迹分析方法,可以将其视为体外DMS足迹分析方法的一种变体。
1、原理:
原则上,体内足迹试验和体外DMS足迹试验之间没有本质区别,即
a、DMS可以甲基化G残基;
b、六氢吡啶能特异性切割甲基化G残基;
c、与特定转录因子蛋白结合的识别序列中的G残基,因为有蛋白保护,不会被DMS甲基化,所以不会被六氢吡啶切割;
D.与对照裸DNA形成的序列梯相比,会发现活细胞DNA形成的序列梯缺少相应的G残基未被切割的条带。
2、流程:
用有限量的化学试剂DMS处理完整的游离细胞,使得渗入细胞的DMS浓度刚好导致天然染色体DNA的G残基甲基化。
从这些DMS处理的细胞中提取DNA,并在体外加入六氢吡啶进行消化。
PCR扩增后,进行凝胶电泳分析。因为克隆的DNA片段用于体外实验,从染色体DNA中分离出的任何特异性DNA用于体内足迹实验,其量可以忽略不计,所以需要PCR扩增以获得足够的特异性DNA。
放射自显影、读片和记录读片结果。
3、结果判断:
a、保护DNA片段中能与转录因子蛋白结合的G残基不被DMS甲基化,从而避免了六氢吡啶的裂解;
B.在体外暴露的DNA分子上,G残基被DMS甲基化,并被六氢吡啶切割。
下拉实验
下拉试验(Pull-down test)也称蛋白质体外试验,是一种检测试管内蛋白质之间相互作用的方法。其基本原理是将一个小肽(如生物素、6-His标签、谷胱甘肽转移酶)的编码基因与诱饵蛋白的编码基因重组,表达为融合蛋白。将融合蛋白分离纯化并与磁珠结合后,固化,然后与表达目的蛋白的细胞提取液混合并保温适当时间,例如4过夜,使目的蛋白与固定在磁珠表面的融合蛋白中的诱饵蛋白充分结合。离心收集固定化融合蛋白(即与磁珠结合的融合蛋白)中与诱饵蛋白结合的靶蛋白,煮沸使靶蛋白与诱饵蛋白分离,从而与固相支持物(如磁珠)分离,收集样品,然后用靶蛋白的抗体通过Western blotting分析检测含有靶蛋白的靶蛋白。
主要从核酸适体技术、生物信息学方法、蛋白质芯片技术和纳米技术等方面,综述了研究蛋白质/核酸相互作用的一些新方法和新技术。
核酸适体技术
适体是指通过一种新的体外筛选技术——指数富集配体系统进化(SELEX)从随机的单链寡核苷酸文库中获得的能够特异性结合蛋白质或其他小分子的单链寡核苷酸。可以是RNA,也可以是DNA,长度一般为25-60个核苷酸。SELEX的筛选过程首先是利用现有的分子生物学技术,人工合成一个含有1014~1015个单链寡核苷酸序列的随机文库,序列长度往往在25~35个核苷酸之间。单链随机寡核苷酸序列容易形成二级结构,能与蛋白质等配体特异性共价结合。基于这种高亲和力和特异性结合,配体蛋白与随机文库相互作用,然后选择性分离核酸适体,再通过PCR或RT-PCR进行。然后二级文库与配体蛋白相互作用,重复循环可以获得对配体蛋白具有高亲和力和特异性的适配体。适体与配体之间的亲和力(解离常数在Pimo和Namo之间)往往强于抗原与抗体之间的亲和力[3]。核酸适体可以与多种目标分子结合。除蛋白质外,它们还可以作用于酶、生长因子、抗体、基因调控因子、细胞粘附分子、植物凝集素、完整病毒颗粒、病原菌等[4]。自20世纪90年代初核酸适体出现以来,受到了研究者的广泛关注,对核酸适体的研究发展迅速。SELEX筛选技术和核酸适体的高亲和力在蛋白质/核酸相互作用的研究中发挥了重要作用。文等[5]研究了对细菌噬菌体Ff基因5蛋白(g5p)具有高亲和力的适配子,发现G富集基序对于形成g5p连接启动子结构和提供实际g5p连接位点具有重要意义。White等[6]利用SELEX技术研究了一个pumm2 HD(短杆菌同源结构域)及其RNA适体,发现在PUM2的氨基端存在Ser和Glu/Ala富集区,PEB (PUM2连接元件)与果蝇反应元件的3’端相关,但又互不相同。Bouvent等人[7]利用NRE(核仁素识别元件)发现了RNA茎环上的RBD1和RBD2(折叠元件结构域),这对理解模型蛋白识别RNA的结构过程具有重要意义。核酸适体和SELEX技术为蛋白质/核酸相互作用的研究提供了一种新的研究方法。研究人员可以通过控制筛选条件来获得与待研究蛋白质结合的核酸适体,从而避免了在自然条件下研究蛋白质/核酸相互作用的困难。然而,目前对核酸适体与靶蛋白相互作用的分析是基于筛选条件与自然条件相同的假设。这种筛选条件下得到的核酸适体与蛋白质的相互作用与自然状态下蛋白质与核酸的相互作用有何异同?这是一个亟待解决的问题,这个问题的解决必将推动蛋白质/核酸相互作用的研究进展。
生物信息学方法
生物信息学是在生命科学研究中,以计算机为工具,存储、检索和分析生物信息的一门科学。它包含生物信息的获取、处理、存储、分发、分析和解释的所有方面。具体来说,生物信息学是运用数学和信息科学的观点、理论和方法研究生命现象,组织和分析呈指数增长的生物数据的学科。Luscombe和Thornton[8]利用氨基酸序列的保守性,构建了一种计算机算法来预测蛋白质/DNA复合物中DNA的结合位点。Selvaraj等人[9]利用蛋白质/核酸复合物中原子电荷的势能作为训练数据集,利用人工智能技术预测蛋白质对DNA的识别位点。Ahmad等[10]用人工神经网络算法训练蛋白质的序列组成、溶解度、二级结构等信息数据,构建了在线蛋白质/核酸联合预测技术,预测成功率为69%。此后,Ahmad和Sarai[11]进一步加强了这项技术,将蛋白质进化关系的信息加入到人工神经网络的训练中,使预测成功率提高了8.7%。目前比较重要的基于蛋白质/核酸相互作用的数据库是蛋白质-核酸识别数据库(http://Gibk26。* * *.AC . jp/Jou Hou/3d insight/recognition . html),可以帮助研究人员了解蛋白质识别核酸的机制。该数据库包括以下组件。
2.1蛋白质-核酸复合体数据库蛋白质-核酸复合体数据库是包含蛋白质-核酸复合体结构数据的数据库。这些数据根据蛋白质的识别序列和复合物中DNA的形式进行分类。用户可以通过关键词、识别序列、D N A表格等进行搜索。并且搜索结果可以直接链接到3DinSight数据库(在这里,可以通过3D结构浏览器,如RasMol或VRML,查看包含序列位点和突变位点的3D结构图)。该数据库还允许用户检测序列依赖性构象参数和DNA柔性,并以图表形式显示结果。
2.2核苷酸-氨基酸相互作用数据库核苷酸-氨基酸相互作用数据库收集核苷酸和氨基酸之间4埃以内的配对原子,使用户能够找到配对的核苷酸和氨基酸。用户可以指定残基名称(核苷酸或氨基酸)、原子类型和侧链/主链。搜索之后,将显示所有具有距离值的原子对。搜索可以直接链接到3DinSight数据库,该数据库以RasMol图片的形式自动突出显示复合结构中的所有原子对。用户可以检测每个结构中核苷酸和氨基酸之间的特殊相互作用。
2.3蛋白质-核酸相互作用热力学数据库(ProNIT)
蛋白质-核酸相互作用热力学数据库包含序列、结构和一些热力学参数(如切割常数、结合常数、吉布斯自由能转换、焓和热容、活性)等信息。该数据库允许用户以不同的条件搜索数据(多种分类和显示选项)。此外,ProNIT还链接到其他重要的数据库,如PDB、NDB核酸数据库、酶代码EC、蛋白质信息资源PIR和ProTherm等。目前,在分子生物学和信息科学快速发展的影响下,生物信息学已经成为生物学领域的一门指导性科学。利用生物信息学研究蛋白质/核酸相互作用,可以大大缩短研究时间,达到事半功倍的效果。但由于目前计算科学和算法的发展,生物信息学得到的结果与实际结果仍有一定偏差,仍需进一步的实验工作来验证。
生物芯片技术
生物芯片技术是一种基于生物大分子间相互作用的大规模并行分析方法,使生命科学研究中涉及的样品反应、检测和分析过程连续化、集成化和微型化,现已成为生命科学研究领域发展最快的技术之一。目前生物芯片主要有核酸芯片、蛋白质芯片和糖芯片。蛋白质芯片通过手工、印迹或喷墨将探针蛋白质点在化学膜、凝胶、微孔板或载玻片上形成阵列。与样品杂交后,捕获目标蛋白质,然后用原子力显微镜、磷光成像仪、密度计或激光共聚焦扫描仪进行检测,从而获得目标蛋白质的类型、数量和相关性等信息。蛋白质芯片已被广泛用于研究蛋白质与核酸的相互作用,并成为筛选高通量蛋白质与DNA或RNA相互作用的有效方法。Ge[12]用蛋白质芯片检测蛋白质与核酸的相互作用。他将通用转录因子、激活蛋白、辅激活蛋白等48种纯化蛋白点在硝酸纤维素膜上制成通用蛋白芯片,与腺病毒主要晚期启动子的64 bp双链DNA片段、腺病毒主要晚期启动子的64 bp负链DNA、SV40早期前体mRNA杂交。结果表明,蛋白质芯片上的所有蛋白质都能不同程度地特异性识别和结合双链和单链寡核苷酸片段,结合双链D N A和单链DNA的总体模式基本相同,说明大多数DNA结合蛋白既能结合双链DNA,也能结合单链DNA。对蛋白质芯片与RNA相互作用的研究表明,蛋白质芯片可以成功地分析RNA与蛋白质的识别结合。蛋白质芯片技术最大的优势在于其高速度和高通量。过去,研究人员一次只能研究几个生物样本。在蛋白质芯片的帮助下,可以在一个实验中同时研究大量的生物样品,这加速了对蛋白质/核酸相互作用的研究。目前蛋白质芯片技术存在一些问题:(1)蛋白质芯片制作过程中实验条件的微小变化都可能导致最终结果的不同,实验条件不易控制,使得实验结果的可重复性相对不足;(2)目前用于制备蛋白质芯片的固体介质,如化学膜、凝胶、载玻片等,都存在一些缺点。蛋白质在固体基质表面的固定化往往导致其解折叠,从而失去其生物活性;(3)结果的扫描、背景去除和数据处理目前还不完善,会导致假阳性和假阴性。
纳米技术
纳米尺度技术是在0.1~100nm的空间尺度上操纵原子和分子,加工材料,制造具有特定功能的产品,或研究一种物质以掌握其原子和分子的运动规律和特性的一门全新的高科技学科。核酸、蛋白质等生物大分子的大小也在纳米尺度。随着科学技术的飞速发展,越来越多的纳米技术被用来研究生物大分子。在蛋白质/核酸相互作用的研究中,目前使用的最新技术是纳米孔技术。纳米孔可以简单定义为内径为1~100nm的微小孔洞,一般孔径应大于孔洞深度或在同一数量级。如果孔的深度远大于孔径,则称为纳米孔。纳米孔包括天然生物纳米孔和人工加工纳米孔。均可用于生命科学的相关研究,但理想的生化或生物物理研究应采用孔径稳定、持久耐用、理化性能良好的固体纳米孔,且此类纳米孔应由质地坚硬的固体薄膜材料制成。李等[16]利用聚焦离子束(FIB)制作纳米孔,利用纳米孔从组蛋白八聚体上剥离双螺旋DNA,并检测到这一过程,从而揭示了核小体所包含的许多生化和物理信息。这是因为电场中的核小体在电场的作用下通过纳米孔,同时由于纳米孔的阻挡力,组蛋白无法通过,从而诱导DNA与组蛋白八聚体分离。通过精确检测DNA分子穿孔引起的电流阻断效应,可以反映出DNA与组蛋白相互作用的一些性质。目前已经取得了阶段性成果。与其他研究方法相比,在纳米尺度上研究核酸与蛋白质的相互作用,优点是可以在保持生物大分子受化学修饰干扰最小的状态下,直接研究生物大分子在生物活性环境中的空间结构、动态变化和生化特性。相信这项技术可以提供更多更详细的关于生物大分子相互作用和蛋白质功能的信息,帮助我们解决一些深层次的生物学问题。目前阻碍该方法广泛应用的最大问题是如何在纳米尺度上更好地操纵生物大分子,这需要生物科学、电子科学、材料科学等学科的共同进步来推动该方法的发展和应用。
二、六氢吡啶结构式
分子式为(CH2)5NH。它是一种仲胺,可以看作是环己烷的一个碳被氮取代后形成的化合物,即氮杂环丁烷。常温下为无色发烟液体,有类似氨和胡椒的刺激性气味,广泛用于有机合成,尤其是药物合成。它也可以用于DNA测序。无色液体。它闻起来像胡椒。它与水混溶,溶于乙醇、乙醚、丙酮和苯。
以上就是关于六氢吡啶结构式的知识,后面我们会继续为大家整理关于六氢吡啶结构的知识,希望能够帮助到大家!