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G-quadruplex结构和稳定性的分子模拟研究

G-quadruplex是一类由多层的G-quartet堆叠而成的特殊的DNA结构的统称。无论是细胞环境还是体外环境,富含鸟嘌呤(G)碱基的DNA序列均有可能形成G-quadruplex结构。由于该结构多存在于DNA的端粒(telomere)和启动子(promoter)位置,从而具有潜在的影响DNA的复制和基因的表达的能力,因此吸引了大家广泛的关注和研究。而G-quadruplex能够影响DNA的复制和基因的表达的前提是G-quadruplex结构能够稳定的存在。因此G-quadruplex的稳定性及影响其稳定的因素是一个基本的而又相对重要的科学问题。为了更深入的理解G-quadruplex的稳定性和结构特点,由于G-quadruplex结构上的多样性和复杂性,本文采用了分子模拟(:molecular Simulation)的手段,展现了G-quadruplex在分子层面的诸多细节,解释了一系列的实验结果,并为大家更好的理解G-  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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姜黄素和黄豆苷与核酸G-四链体相互作用的研究

端粒是真核染色体的天然末端,富含鸟嘌呤。在体细胞分裂过程中,端粒发生进行性缩短。当端粒长度缩短到某一极限时,染色体不能保持稳定,导致细胞最终退出细胞周期,进入衰亡过程。而癌细胞内的端粒在端粒酶的作用下保持一定的长度,使其不能检测到凋亡信号而永生化。富含鸟嘌呤的寡核苷酸在一定较高浓度的钾离子或钠离子溶液中能够形成G-四链体结构。端粒酶的复制模板只能对单链的端粒识别而对其进行合成,而G-四链体的形成则阻碍端粒酶对端粒的识别,从而抑制端粒酶的活性。因此G-四链体已成为当前抗癌药物设计的一个潜在靶点。本论文主要运用圆二色谱仪,紫外分光光谱仪以及质谱仪等仪器研究了在不同条件下,姜黄素对由纤毛虫端粒序列5'-G_4T_4G_4-3'形成的G-四链体及其与互补序列形成的双链DNA的结构和稳定性的影响,以及在拥挤环境下,姜黄素与该序列形成的G-四链体的作用。进而,运用分子模拟软件分析了姜黄素和黄豆苷与G-四链体的相互作用;研究了黄豆苷与序列5'...  (本文共99页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
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基于G-quadruplex结构和外源荧光探针的分子信标设计研究

自从Tyagi和Krammer于1996年首次建立分子信标(Molecular beacons)探针以来,其作为一种新型的荧光探针得到了广泛的应用。分子信标技术以其操作简单、灵敏度高、特异性强、可用于活体分析等特点在生物学研究和临床研究中充当着重要的角色。但是传统分子信标都采用内源荧光标记,这种方法合成困难而且成本昂贵。为了改进传统分子信标,使其能够应用于更广阔的研究领域,我们设计了一种新型分子信标( extrinsic fluorophore-based molecular beacon,MBef),它由茎环结构的DNA链和外源荧光染NMM(N-methyl mesoporpHyrin IX)组成。MBef与传统分子信标的区别在于其茎部为quadruplex DNA,这种quadruplex结构与NMM特异性地结合,结合前后荧光强度发生变化,由此可监测MBef识别靶序列的情况,无须内源荧光标记。本文通过一系列的实验找出了MB_...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉大学
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分子拥挤条件下化学小分子对端粒G-quadruplex结构的稳定作用以及对端粒酶的抑制作用

脊椎生物细胞中的染色体末端是被端粒DNA保护着的。端粒DNA在细胞增殖过程中因为末端复制问题而逐代缩短,因此,限制了正常体细胞的增殖能力。而在癌细胞中,端粒DNA的缩短被端粒酶或者ALT机制所补偿,保持了端粒长度的平衡,因此细胞能够无限地增殖。端粒DNA由重复片段(TTAGGG)组成。在金属离子(例如K+,Na+)的存在下,具有四个TTAGGG重复片段的单链DNA能够折叠形成G-quadruplex结构,而这种结构是不适合端粒补偿机制的。从一方面看,G-quadruplex结构并不是适合端粒酶延伸反应的底物而且G-quadruplex结构的形成也许会阻止端粒酶与底物的结合或者促进端粒酶从底物上解离下来。从另一方面看,最近报道G-quadruplex结构倾向于在端粒DNA的最3’末端形成。这样的话不仅可能会因为无法与RNA模板配对而阻止端粒酶在DNA的3’末端添加端粒片段,也会因为无法与C链配对而阻止ALT机制起作用。目前对一些能...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉大学
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分子内G-quadruplex结构解旋的研究以及人端粒G-quadruplex结构的动态构象分析

染色体DNA中存在着一种能形成四重折叠结构的序列,这些序列在许多重要的区域都存在,例如端粒、原癌基因的启动子和胰岛素调控区域。人们相信四重折叠结构在生物学过程中扮演着重要角色,例如调控基因表达和维持基因组稳定性。四重折叠结构如何在生理过程中影响DNA和RNA的功能,例如转录和翻译,仍然是一个需要解决的重要问题。在本研究中,我们建立了一种荧光方法来实时检测分子内四重折叠结构解旋的动力学过程。使用这种方法,我们研究了BLM解旋酶解旋人端粒序列、ILPR和PSMA4序列形成的四重折叠结构的过程,并且比较了和这些序列相应的双链的解旋。我们的研究发现四重折叠结构的解旋比其双链结构的解旋要困难得多,并且四重折叠结构的解旋效率跟其稳定性是相关的。这些结果意味着四重折叠结构的形成能够产生一种障碍影响蛋白质在核酸链上的滑动,从而调节基因组DNA的打开和复性过程。这种四重折叠结构从折叠的拓扑异构学上来说具有多样性。四重折叠结构的折叠控制以及其生物相...  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

《高分子学报》2008年01期
高分子学报

圆二色谱法研究碱基错配对G-quadruplex稳定性的影响

通过将参与形成四链结构G-quadruplex的G(鸟嘌呤)碱基分别替换为T(胸腺嘧啶),C(胞嘧啶)和A(腺嘌呤),用圆二色光谱系统地研究了不同位置的G对G-quadr...  (本文共7页) 阅读全文>>