核酸是生物體內(nèi)攜帶遺傳信息的生物大分子,20世紀(jì)80年代,托馬斯·切赫(Thomas Cech)和西德尼·奧爾特曼(Sidney Altman)等發(fā)現(xiàn)了具有催化活性的RNA分子,并將其命名為核酶(ribozyme或RNAzyme)。核酶作為一種非蛋白質(zhì)酶,它的發(fā)現(xiàn)對于酶學(xué)的研究以及RNA功能與結(jié)構(gòu)的探索起到了重要推動作用。1994年,由杰拉爾德·喬伊斯(Gerald Joyce)和羅納德·布瑞克(Ronald Breaker)通過體外篩選技術(shù)獲得一種可以催化RNA斷裂的單鏈DNA分子,他們將這類能夠起到催化作用的DNA分子稱為脫氧核酶(deoxyribozyme或DNAzyme)。隨著對其功能研究的深入,結(jié)構(gòu)方面的探索也日益增加,目前已發(fā)現(xiàn)了10-23脫氧核酶、9DB1脫氧核酶、8-17脫氧核酶的晶體結(jié)構(gòu)。脫氧核酶的種類日益增加,應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸廣泛。近年來,利用其結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性已經(jīng)在基因沉默、生物傳感器、DNA折紙(DNA Origami)等領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用。2014年,唐卓研究員實驗室通過體外篩選獲得了一種名為F-8的新型DNA斷裂活性脫氧核酶。我們以F-8脫氧核酶序列和二級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),設(shè)計順式結(jié)構(gòu)的F-8SL脫氧核酶,鑒定發(fā)現(xiàn)了該脫氧核酶多種新輔因子與抑制因子,進(jìn)而分析探討其反應(yīng)機(jī)制;明確斷裂位點(diǎn)、磷酸基團(tuán)歸屬及對電泳遷移速度影響;表征了催化核心單位點(diǎn)突變與活性關(guān)系。首先,我們檢測維生素類、酚類、胺類等25種化合物對F-8SL脫氧核酶斷裂活性的影響。鑒定“維生素C/錳離子”組合為F-8SL脫氧核酶最佳輔因子,黃素單核苷酸(FMN)、熒光素鈉可以與光照產(chǎn)生協(xié)同作用大幅提高脫氧核酶的催化活性。其他新輔因子鄰苯二酚、間苯二酚、對苯二酚、鄰苯三酚、間苯三酚、鄰苯二胺、羥胺與錳離子共同作用下也能夠在不同程度上促進(jìn)F-8SL脫氧核酶斷裂催化活性。隨后,我們對F-8SL脫氧核酶的斷裂機(jī)制進(jìn)行了分析探討,分別檢測了羥自由基、過氧化氫、超氧陰離子(O_2~(·–))在反應(yīng)過程中所起的作用。利用鐵卟啉-過氧化氫,鳥嘌呤四鏈體-鐵卟啉-過氧化氫體系,對于羥自由基所起作用進(jìn)行了探究,數(shù)據(jù)顯示羥自由基沒有參與反應(yīng)過程。利用過氧化氫酶(CAT)抑制實驗,證明過氧化氫在脫氧核酶的斷裂反應(yīng)過程起到重要作用,并通過能產(chǎn)生過氧化氫的過氧碳酸鈉、“葡萄糖/葡萄糖氧化酶”組合進(jìn)一步證明。利用過氧化氫/錳離子、維生素C/錳離子,鄰苯二胺/錳離子,對苯二酚/錳離子反應(yīng)體系進(jìn)行超氧陰離子抑制實驗,加入超氧化物歧化酶后有抑制活性作用。在此基礎(chǔ)上,我們推測并驗證了氮藍(lán)四唑或蛋白質(zhì)細(xì)胞色素C也能夠具有較強(qiáng)的抑制脫氧核酶活性。這些實驗數(shù)據(jù)顯示在DNA氧化斷裂過程中超氧陰離子可能起到關(guān)鍵性作用。此外,斷裂位點(diǎn)研究過程中,我們以F-8SL為基礎(chǔ)設(shè)計并優(yōu)化出F-8SR1、F-8SR2以及F-8SR3三種脫氧核酶,利用變性聚丙烯酰氨凝膠電泳以及飛行時間質(zhì)譜,對DNA斷裂位點(diǎn)進(jìn)行了研究,鑒定F-8SL脫氧核酶斷裂片段5’末端、3’末端帶有磷酸基團(tuán)。攜帶磷酸基團(tuán)單鏈DNA電泳速率快慢與其脫氧核苷酸組成有關(guān)聯(lián),并非都呈現(xiàn)電泳速率加快現(xiàn)象。最后,對脫氧核酶催化中心的12個堿基進(jìn)行了單位點(diǎn)突變研究,在四組不同輔因子條件下檢測了突變位點(diǎn)與催化活性關(guān)系,數(shù)據(jù)顯示脫氧核苷酸A4、T5、C6位點(diǎn)表現(xiàn)出高度的非保守性,為我們進(jìn)一步設(shè)計“光調(diào)控活性脫氧核酶”提供了明確的改造位點(diǎn)。在本論文中,我們獲得了F-8SL脫氧核酶的多種輔因子和抑制因子,提出了其可能的催化機(jī)制,分析了斷裂位點(diǎn),明確了催化核心中非保守性的核苷酸。斷裂位點(diǎn)分析以及催化核心單位點(diǎn)突變體的研究為后續(xù)的人工設(shè)計新型結(jié)構(gòu)脫氧核酶奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q55
【部分圖文】：

第 1 章 緒論開關(guān)(thiaminepyrophosphateriboswitch，TPPribosw位于大腸桿菌 mRNA 的 5’端非編碼區(qū)，可以直接結(jié)有蛋白質(zhì)分子的參與情況下，這個 mRNA 是編碼維桿菌就可以通過感受焦磷酸硫胺素含量來調(diào)節(jié)維生核開關(guān)有維生素 B12 核糖開關(guān)、黃素單核苷酸核開核開關(guān)、鳥嘌呤核開關(guān)、腺嘌呤核開關(guān)等。

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文部位并束縛住這兩個亞結(jié)構(gòu)單元。晶體結(jié)構(gòu)顯示 P1部位，其中 P1 穿過 P2 核心結(jié)合配體，這個重要局撐，P3-P4 區(qū)可以在低濃度鎂離子情況下協(xié)助催化核核酶）是已知的唯一依賴小分子活化的天然催化活，被葡糖胺-6-磷酸（glucosamine-6-phosphate，GlcNA 磷酯轉(zhuǎn)移發(fā)生自身斷裂反應(yīng)，進(jìn)而調(diào)控降低葡糖減少葡萄糖胺-6-磷酸的合成量，作用機(jī)理如圖 1.2 所的葡糖胺-6-磷酸合成酶的代謝產(chǎn)物。葡糖胺-6-磷LCNAC）生物合成的第一步產(chǎn)物，而 UDP-N-乙酰基分子。

-17 和 10-23 脫氧核酶從多個角度展開大量的基礎(chǔ)研究，斷裂位點(diǎn)分析[25, 26]、催化核心突變[27-29]、脫氧核苷酸修-49]、晶體結(jié)構(gòu)[50, 51]、催化機(jī)制[52-59]等方面。這些研究直的應(yīng)用研究。本實驗室曾將脫氧核酶插入到單鏈 DNA 載基因表達(dá)[60, 61]。更多的研究人員集中在基于脫氧核酶構(gòu)年來向細(xì)胞內(nèi)金屬離子[62-64]、RNA[65-67]以及蛋白質(zhì)[68]檢還有的研究人員擅長利用脫氧核酶設(shè)計分子邏輯門（logi）[70]，這豐富了脫氧核酶的應(yīng)用領(lǐng)域。西奧爾卡（Jerzy Ciesio ka）研究團(tuán)隊通過體外篩選獲得的脫氧核酶，稱之為 Dz15，如圖 1.3 所示[71]。該脫氧核需要金屬離子的參與，并且在反應(yīng)溶液酸性條件下（pH大于 5.0 時則完全失去活性。
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 毛健民,李季平;脫氧核酶[J];生物學(xué)教學(xué);2002年06期

2 周國燕;李炫辰;王愛民;藍(lán)浩;邢華;;微量熱法研究10-23脫氧核酶切割反應(yīng)的熱動力學(xué)[J];食品科學(xué);2011年19期

3 廉國利;楊錫強(qiáng);俞海國;趙曉東;;脫氧核酶在小鼠體內(nèi)抗呼吸道合胞病毒的效應(yīng)[J];陜西醫(yī)學(xué)雜志;2007年07期

4 王全會;左剛;施水蘭;趙增強(qiáng);崔玉芳;毛建平;;10-23型脫氧核酶對mRNA表達(dá)的雙重抑制作用[J];軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院院刊;2005年06期

5 王同慧;凌保東;;脫氧核酶在細(xì)菌研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀與展望[J];中國抗生素雜志;2013年07期

6 潘秀頡,林麗,任安經(jīng),潘燕霞,王偉忠,袁文俊;內(nèi)皮素-1 10-23脫氧核酶對離體灌流大鼠心臟急性缺血性心律失常的影響[J];心臟雜志;2004年06期

7 趙長安,趙曉東,俞海國,吳亞平,楊錫強(qiáng);脫氧核酶在培養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)抗呼吸道合胞病毒效應(yīng)的研究[J];中華兒科雜志;2003年08期

8 梅曉宏;田晶晶;張洋子;杜再慧;張媛;許文濤;;基于雙重脫氧核酶的超靈敏比色法檢測銅離子[J];分析化學(xué);2018年12期

9 王愛民;周國燕;;10-23脫氧核酶的研究進(jìn)展[J];中國生物制品學(xué)雜志;2011年03期

10 魏卓;羅速;;PTPRO特異性脫氧核酶對HepG2.2.15細(xì)胞生長的影響[J];中國實驗診斷學(xué);2015年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 于樂成;脫氧核酶抗丙型肝炎病毒活性的實驗研究[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2003年

2 解元元;針對呼吸道合胞病毒N基因起始區(qū)的廣譜脫氧核酶的抗病毒作用研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2004年

3 潘秀頡;內(nèi)皮素-1 10-23脫氧核酶的構(gòu)建及其抗急性缺血性心律失常的實驗研究[D];第二軍醫(yī)大學(xué);2004年

4 周薇;脫氧核酶阻斷period1基因表達(dá)的體內(nèi)外研究[D];四川大學(xué);2005年

5 盛永杰;酶編碼酶：脫氧核酶→核酶→肽酶[D];吉林大學(xué);2006年

6 李俊明;脫氧核酶抗結(jié)核分枝桿菌感染的實驗研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2006年

7 周娟;廣譜脫氧核酶抗不同免疫功能小鼠呼吸道合胞病毒感染的研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2006年

8 劉彬;基于莖—環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)建精確識別和切割底物的脫氧核酶[D];吉林大學(xué);2007年

9 姜大志;關(guān)鍵殘基嫁接產(chǎn)生新型脫氧核酶[D];吉林大學(xué);2008年

10 張迪;基于10-23脫氧核酶催化結(jié)構(gòu)域的新型化學(xué)修飾策略與高效脫氧核酶的發(fā)現(xiàn)及催化機(jī)制研究[D];沈陽藥科大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 芮紅月;F-8脫氧核酶酶學(xué)研究[D];吉林大學(xué);2019年

2 柴智龍;嘌呤核苷類似物在10-23脫氧核酶功能優(yōu)化中的應(yīng)用研究[D];貴州大學(xué);2019年

3 吳亞楠;脫氧核酶熒光探針用于細(xì)胞內(nèi)microRNA的放大檢測[D];湖南大學(xué);2018年

4 杜閃閃;10-23脫氧核酶的催化結(jié)構(gòu)優(yōu)化與催化機(jī)制研究[D];貴州大學(xué);2018年

5 孫妍紅;環(huán)狀10-23結(jié)構(gòu)脫氧核酶的體內(nèi)外活性研究[D];吉林大學(xué);2004年

6 孫宇;脫氧核酶的溫度依賴異構(gòu)化研究[D];吉林大學(xué);2009年

7 王世瑾;類手槍脫氧核酶酶學(xué)及其對銅離子檢測應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2017年

8 馮俊奎;順式天然脫氧核酶的探索[D];吉林大學(xué);2015年

9 王琦;10-23脫氧核酶嘌呤堿基的結(jié)構(gòu)修飾與活性評價[D];中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院;2011年

10 姜大志;分裂β-內(nèi)酰胺酶mRNA的環(huán)狀核酶和環(huán)狀脫氧核酶的構(gòu)建與篩選[D];吉林大學(xué);2004年

本文編號：2884782