我是复制的,希望对楼主能有所帮助
※ Multiplexing:一种同时采用多种样品的测序方法,能够大大提高测序速度。
※ 突变(Mutation):DNA序列上任一种可以被遗传的变易。
※ 核苷酸(Nucleotide):DNA和RNA的基本组成部分,通常包含一分子核糖,一分子磷酸和一分子碱基。多个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条链状。
※ 细胞核(Nucleos):真核细胞中的一种细胞器,内含遗传物质。
癌基因(Oncogene):一种能够导致癌症的基因。许多致癌基因都直接或间接地控制细胞的成长速度。
※ 噬菌体(phage):一种以细菌为宿主细胞的病毒。
※ 物理图谱(Physics Map):物理图谱描绘DNA上可以识别的标记的位置和相互之间的距离(以碱基对的数目为衡量单位),这些可以识别的标记包括限制性内切酶的酶切位点,基因等。物理图谱不考虑两个标记共同遗传的概率等信息。对于人类基因组来说,最粗的物理图谱是染色体的条带染色模式,最精细的图谱是测出DNA的完整碱基序列。
※ 质粒(Plasmid):质粒是细菌的染色体外能够自我复制的环状DNA分子。它能够和细胞核中的染色体明显地区别开来,而且并不是细胞生存的必要物质。一些质粒适宜于引入到宿主细胞中去,并利用宿主细胞的DNA大量繁殖,因此我们常常采用质粒作为外源DNA的载体,外源DNA借助于质粒在宿主细胞中大量繁殖。
※ 多基因病(Polygenic Disorder):有多个基因位点共同决定的遗传病(如心脏病、糖尿病、一些癌症等)。这类疾病的遗传由多个基因位点共同控制,因而比单基因病的遗传更为复杂。
※ 多聚酶链式反应(PCR):一种体外扩增DNA的方法。PCR使用一种耐热的多聚酶,以及两个含有20个碱基的单链引物。经过高温变性将模板DNA分离成两条链,低温退火使得引物和一条模板单链结合,然后是中温延伸,反应液的游离核苷酸紧接着引物从5‘端到3’端合成一条互补的新链。而新合成的DNA又可以继续进行上述循环,因此DNA的数目不断倍增。
※ 多聚酶(Polymerase):多聚酶具有催化作用,能够加快游离的核苷酸和DNA模板结合形成新链的反应速度。
※ 多态性(Polymorphism):多个个体之间DNA的差异称为多态性。DNA变异概率超过1%的变异,比较适宜作为绘制连接图谱的证据。
※ 引物(Primer):预先制备的比较短的核苷酸链,在新链合成过程中作为引物,游离的核苷酸在引物之后按顺序和模板上的碱基结合,形成新链。
※ 原核生物(Prokaryote):原核生物没有细胞膜,结构清晰的核以及其他细胞器。细菌是原核生物。
※ 探针(Probe):是一条DNA单链或者一条RNA链,具有特定的序列,并且使用放射性元素或者免疫特性物质进行标记。探针和克隆库中的某条互补片段结合成一条双链结构,我们可以借助于探针的检测来获知与其互补的链的位置。
※ 启动子(Promoter):DNA上的一个特定位点,RNA聚合酶在此和DNA结合,并由此开始转录过程。
※ 蛋白质(Protein):一种由一条或者多条肽链构成的大分子。每条肽链上核苷酸的顺序是由基因外显子部分的碱基序列决定的。蛋白质是细胞、组织和器官的重要组成部分,每种蛋白质都具有特定的功能。酶、抗体和激素等都是蛋白质。
※ 嘌呤(Purine):一种含氮的单环结构物。是核苷酸的重要组成部分,有腺嘌呤A和鸟嘌呤G两种。
※ 嘧啶(Pyrimidine):一种含氮的双环结构,是核苷酸的重要组成部分。分为胞嘧啶C,胸腺嘧啶T和尿嘧啶U三种。
※ 重组克隆(Recombinant Clone):将不同来源的DNA片段合成在一个DNA分子中,这种技术称为重组,得到的分子为重组克隆。
※ DNA重组技术(Recombinant DNA Technology):在细胞体外将两个DNA片段连接成一个DNA分子的技术。在适宜的条件下,一个重组DNA分子能够被引入到宿主细胞中并在宿主细胞中大量繁殖。
※ 调控序列(regulatory regions and sequence):一段控制基因表达的DNA片段。
※ 限制性内切酶(Restriction enzyme, endonuclease):这种酶能够识别出DNA上特定的碱基序列,并在这个位点将DNA酶切。细菌中有400中限制性内切酶,能够识别出100中DNA序列。
※ 酶切位点(Restriction Enzyme cutting site):DNA上一段碱基的特定序列,限制性内切酶能够识别出这个序列并在此将DNA酶切成两段。
※ 限制性长度多态性(Restriction fragment length polymorphsm):从不同个体制备的DNA,使用同一种限制性内切酶酶切,切得的片段长度各不相同。酶切片段的长度可以作为物理图谱或者连接图谱中的标记子。通常是在酶切位点处发生突变而引发的。
※ 核糖核酸RNA(Ribonucleic acid):从细胞的细胞核和细胞质部分分离出来的化学物质。在蛋白质合成和其他生化反应中起着重要作用,RNA的结构和DNA的结构类似,都是有核苷酸按照一定顺序排列成的长链。RNA可以分为信使RNA、转运RNA、核糖体RNA以及其他类型的RNA。
※ 核糖体RNA(Ribonsomal RNA rRNA):存在于核糖体中的RNA。
※ 核糖体(Ribonsome):细胞质中含有rRNA和相关蛋白质的细胞器,是蛋白质的合成场所。
序列位置标签(Sequence Tagged Site, STS):一段短的DNA序列(200-500个碱基对),这种序列在染色体上只出现一次,其位置和碱基顺序都是已知的。在PCR反应中可以检测处STS来,STS适宜于作为人类基因组的一种地标,据此可以判定DNA的方向和特定序列的相对位置。ETS是cDNA上的STS。
※ 性染色体(Sex Chromosome):在人类细胞中是X或者Y染色体,性染色体决定了个体的性别。雌性细胞中含有两个X染色体,而雄性细胞中含有1个X染色体和1个Y染色体。
※ 鸟枪法(Shotgun method):使用基因组中的随机产生的片段作为模板进行克隆的方法。
※ 单基因病(Single Gene Disorder):一个基因的等位基因之间发生了突变造成的疾病。
※ 体细胞(Somatic Cells):个体中除了生殖细胞及其母细胞之外的细胞,都是体细胞。
※ 串联重复序列(Tandem repeat sequences):在染色体上一段序列的多次重复,称为串联重复序列。常用来作为物理图谱中的标记子。
※ 端粒(Telomere):是染色体的末端部分,这一特殊结构区域对于线型染色体的结构和稳定起重要作用。
※ 转录(Transcription):以某一DNA链为模板,按照碱基互补原则形成一条新的RNA链的过程,是基因表达的第一步。
※ 转运RNA(tRNA):转运RNA具有特殊的结构,其一端包含3个特定的核苷酸序列,能和信使RNA上的密码子按照碱基配对原则进行结合。另一端则带有一个氨基酸。因此转运RNA能够同细胞质中游离的氨基酸结合并运到核糖体上,核糖体按mRNA上的遗传信息将氨基酸装配成蛋白质。
※ 转化(Transformation):将外源DNA整合到某一细胞基因组中的过程。。
※ 翻译(Translation):mRNA上携带的遗传信息指导蛋白质的合成过程,称为翻译。
※ 病毒(Virus):一种不具备细胞结构的生物体。只能寄生在宿主细胞中才能生存。病毒一般包含核酸以及外壳蛋白,有些动物的病毒的外面也偶尔覆盖一层细胞膜。病毒进入宿主细胞之后,利用宿主的合成机制复制出大量的后代。。
※ 酵母菌人工合成染色体(Yeast Artificial Chromosome):一种能够克隆长达400Kb的DNA片段的载体,含有酵母细胞中必需的端粒、着丝点和复制起始序列。
(卜东波、伍树明翻译整理)
生物信息名词
§§§ BLAST (Basic Local Alignment Search Tool),基本的基于局部对准的搜索工具;一种快速查找与给定序列具有连续相同片断的序列的技术。
§§§ Entrez 美国国家生物技术信息中心所提供的在线资源检索器。该资源将GenBank序列与其原始文献出处链接在一起。
§§§ NCBI 美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information),1988年设立,为美国国家医学图书馆(NLM)和国家健康协会(NIH)下属部门之一。提供生物医学领域的信息学服务,如世界三大核酸数据库之一的GenBank数据库,PubMed医学文献检索数据库等。
§§§ Conserved sequence 保守序列。演化过程中基本上不变的DNA中的碱基序列或蛋白质中的氨基酸序列。
§§§ Domain 功能域。蛋白质中具有某种特定功能的部分,它在序列上未必是连续的。某蛋白质中所有功能域组合其起来决定着该蛋白质的全部功能。
§§§ EBI 欧洲生物信息学研究所(European Bioinformatics Institute)。 The National Center for Biotechnology Information (NCBI) at the NationalLibrary of Medicine (NLM), National Institutes of Health (NIH)
§§§ EMBL 欧洲分子生物学实验室(uropean Molecular Biology Laboratory)。
§§§ GenBank 由美国国家生物技术信息中心提供的核酸序列数据库。
§§§ Gene 基因。遗传的基本的物理和功能单位。一个基因就是位于某条染色体的某个位置上的核苷酸序列,其中蕴含着某种特定功能产物(如蛋白质或RNA分子)的编码。
§§§ DUST A program for filtering low complexity regions from nucleic acid sequences.
§§§ Gene expression 基因表达。基因中的编码信息被转换成行使特定功能的结构产物的过程。
§§§ Gene family 基因家族。一组密切相关的编码相似产物的基因。
§§§ Gene mapping 基因作图。对DNA分子(染色体或质粒)中基因的相对位置和距离进行确定的过程。
§§§ Genetic code 遗传密码。以三联体密码子的形式编码于mRNA中的核苷酸序列,决定着所合成蛋白质中的氨基酸序列。
Genome 基因组。某一物种的一套完整染色体组中的所有遗传物质。其大小一般以其碱基对总数表示。
§§§ Genomics 基因组学。从事基因组的序列测定和表征描述,以及基因活性与细胞功能关系的研究。
§§§ HGMP 英国剑桥的人类基因组绘图计划(Human Genome Mapping Project)。
§§§ Informatics 信息学。研究计算机和统计学技术在信息处理中的应用的学科。在基因组计划中,信息学的内容包括快速搜索数据库方法的开发、DNA序列信息分析方法的开发和从DNA序列数据中预测蛋白质序列和结构方法的开发。
§§§ Physical map 物理图谱。不考虑遗传,DNA中可识别的界标(如限制性酶切位点和基因等)的位置图。界标之间的距离用碱基对度量。对人类基因组而言,最低分辨率的物理图谱是染色体上的条带图谱;最高分辨率的物理图谱是染色体中完整的核苷酸序列。
§§§ Promoter 启动子。DNA中被RNA聚合酶结合并从此起始转录的位点。
§§§ Proteome 蛋白质组。一个基因组的全部蛋白产物及其表达情况。
§§§ Regulatory region or sequence 调控区或调控序列。控制基因表达的DNA碱基序列。
§§§ Ribosomal RNA 核糖体RNA。简写为rRNA。是一组存在于核糖体中的RNA分子。
§§§ Sequence tagged site 序列示踪位点,简写为STS。在人类基因组中只出现一次的位置和序列已知的长约200到500bp的短DNA序列片断。由于可以通过PCR检测到,STS在将来源于许多不同实验室的基因图谱和测序数据进行定位和定向时非常有用,并且STS在人类基因组的物理图谱中也具有界标的作用。表达的序列标签(ESTs)就是那些得自cDNAs的STSs。
§§§ Single-gene disorder 单基因病。由单个基因的等位基因的突变所导致的遗传病(如杜兴肌营养不良和成视网膜细胞瘤等)。
§§§ UniGene 美国国家生物技术信息中心提供的公用数据库,该数据库将GenBank中属于同一条基因的所有片断拼接成完整的基因进行收录。
§§§ 非蛋白质编码区(“Junk”DNA)占据了人类基因组的大部分,研究表明“Junk”是许多对生命过程富有活力的不同类型的DNA的复合体,它们至少包括以下类型的DNA成份或由其表达的RNA成分:内含子(intron)、卫星(Satellite)DNA、小卫星(minisatellite)DNA、微卫星(microsatellite)DNA、非均一核RNA(hmRNA)、短散置元(short interspersed elements)、长散置元(long interspersed elements)、伪基因(pseudogenes)等。除此之外,顺式调控元件,如启动子、增强子等也属于非编码序列。
双重序列对比 两序列间的对比分析。最常见的方法为Needle-Wunsch方法。能够利用的软件如BLAST、FASTA等。
§§§ Autosome 常染色体。与性别决定无关的染色体,人双倍体染色体组含有46条染色体,其中22对常染色体,一对与性别决定有关的性染色体(X和Y染色体)。
sex chromosome. 包括序列(核酸与蛋白)搜索,结构比较,结构预测,蛋白质域,模体(Motif ),测序,发育与进化分析,双向电泳成像分析,质谱蛋白质鉴定,三维蛋白结构模建与成像,基因组图谱比较,基因预测,非编码区功能位点识别,基因组重叠群集装,后基因组功能分析,结构基因组学以及药物基因组学等等。
在BLAST2.0,2.05新版中启用了gapped BLAST、PSI-BLAST 和PHI-BLAST。gapped BLAST是比原BLAST 更灵敏更快的局部相似联配(俗称局部同源)搜索法;PSI- BLAST用迭代型的剖面打分算法,每次迭代所费时间与前者相同,它可检索弱同源的目标;PHI-BLAST 98年刚出台,是模体(Motif )构造与搜索软件,是更灵敏的同源搜索软件。例如线虫§§§ 的CED4是apoptosis 的调控蛋白,含有涉及磷酸结合的P 环模体,在各种ATP 酶和GTP 酶中可发现。在用gapped BLAST搜索NR数据库时,CED4仅跟人凋亡调控蛋白Apaf-1显著同源或相似(其中含有P-loop保守区)。但PHI- BLAST搜索,另有一个显著同源(E=0.038 )目标,是植物抗病蛋白Arabidopsis thaliana T7N9.18,证实此动物与植物蛋白确实在apoptosis 中有相似的功能。另有,按PHI- BLAST搜索在MutL DNA修复蛋白中的ATP 酶域,II型拓扑异构酶,组氨酸激酶和HS90家族蛋白,发现一个新的真核蛋白族,共有HS90型ATP 酶域。再有在古核tRNA核苷酸转移酶中发现核苷酸转移酶域,在细菌DNA 引物酶的古核同源体中发现螺旋酶超家族II的模体VI。用以往的搜索法这些是得不到的。
深层事项:
后基因组时期的主要任务:Data mining ,即从完全测序的基因组中预测功能。
1 、序列、结构和功能 自分子生物学产生以来,均相信序列决定结构,结构决定功能。随着基因组学的发展,对此理解已有长足的深化。同源序列(具有共同祖先)未必具有相同的功能;相同功能未必源自同源序列。相异序列可能有相似的结构;序列与结构不相似的蛋白可能会有相似的功能。现在发现存在不相似(在序列与结构水平上)酶催化相同的生化反应。当然亦存在甚至结构水平上很相似的酶催化不同的生化反应。例如人与鼠的3?- 羟甾类脱氢酶,1AHH和1RAL;前者是Rossmann折叠,而后者是TIM-桶。肯定,这些相似酶不是共同祖先趋异的结果,而是不同祖先趋同的结果。如结构决定功能还是合理的,那么至少在功能活性位点具有相似结构特征(即3D- 功能模体)。属于今后研究的课题,对了解酶催化机制与功能蛋白的小分子模拟具有很大价值。 何谓功能?功能有层次的:表型的,细胞的和分子的。 目前开始高层功能预测,分子相互作用、代谢途径和调控网络。目前,已从结构基因组学,功能基因组学和蛋白质组学多种角度研究基因组功能。
2 、结构基因组学中的生物信息学 希望大通量地测定和模建完全测序基因组的全部蛋白三维结构。生物信息学可以发挥作用,一方面规划好测定的对象,另一方面可靠地模建结构。
3 、功能基因组学中的生物信息学 美国HGP 已编制1998-2003 的新五年计划。提出八项目标:其中目标7 特指生物信息学和计算生物学,其实几乎每项目标都要生物信息学,例如目标4 功能基因组学中的非编码区功能位点预测,基因表达分析(如DNA Chip)以及蛋白质全局分析(如蛋白质组学)。
§§§ 蛋 白 质 组 学(Proteomics)
1.蛋白质组学研究的目的和任务 20世纪中期以来,随着DNA双螺旋结构的提出和蛋白质空间结构的X射线解析,开始了分子生物学时代,对遗传信息载体DNA和生命功能的主要体现者蛋白质的研究,成为生命科学研究的主要内容。90年代初期,美国生物学家提出并实施了人类基因组计划,预计用15年的时间,30亿美元的资助,对人类基因组的全部DNA序列进行测定,希望在分子水平上破译人类所有的遗传信息,即测定大约30亿碱基对的DNA序列和识别其中所有的基因(基因组中转录表达的功能单位)。经过各国科学家8年多的努力,人类基因组计划已经取得了巨大的成绩,一些低等生物的DNA全序列已被阐明,人类3%左右DNA的序列也已测定,迄今已测定的表达序列标志(EST)已大体涵盖人类的所有基因。在这样的形势下,科学家们认为,生命科学已经入了后基因组时代。在后基因组时代,生物学家们的研究重心已经从解释生命的所有遗传信息转移到在整体水平上对生物功能的研究。这种转向的第一个标志就是产生了一门成为功能基因组学(Functional Genomics)的新学科。它采用一些新的技术,如SAGE、DNA芯片,对成千上万的基因表达进行分析和比较,力图从基因组整体水平上对基因的活动规律进行阐述。但是,由于生物功能的主要体现者是蛋白质,而蛋白质有其自身特有的活动规律,仅仅从基因的角度来研究是远远不够的。例如蛋白质的修饰加工、转运定位、结构变化、蛋白质与蛋白质的相互作用、蛋白质与其它生物分子的相互作用等活动,均无法在基因组水平上获知。正是因为基因组学(Genomics)有这样的局限性,于90年代中期,在人类基因组计划研究发展及功能基因组学的基础上,国际上萌发产生了一门在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律的新兴学科——蛋白质组学(Proteomics),它以蛋白质组(Proteome)为研究对象。蛋白质组是指“由一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质”。测定一个有机体的基因组所表达的全部蛋白质的设想,萌发在1975年双向凝胶电泳发明之时。1994年Williams正式提出了这个问题,而“蛋白质组”的名词则是由Wilkins创造的,发表在1995年7月的Electrophoresis杂志上。蛋白质组与基因组相对应,但二者又有根本不同之处:一个有机体只有一个确定的基因组,组成该有机体的所有不同细胞斗拱享用一个确定的基因组;而蛋白质组则是一个动态的概念,她不仅在同一个机体的不同组织和细胞中不同,在同一机体的不同发育阶段,在不同的生理状态下,乃至在不同的外界环境下都是不同的。正是这种复杂的基因表达模式,表现了各种复杂的生命活动,每一种生命运动形式,都是特定蛋白质群体在不同时间和空间出现,并发挥功能的不同组合的结果。基因DNA的序列并不能提供这些信息,再加上由于基因剪接,蛋白质翻译后修饰和蛋白质剪接,基因遗传信息的表现规律就更加复杂,不再是经典的一个基因一个蛋白的对应关系,一个基因可以表达的蛋白质数目可能远大于一。对细菌,可能为1.2~1.3;对酵母则为3;而对人,可高达10。后基因组和蛋白质组研究,是为阐明生命活动本质所不可缺少的基因组研究的远为复杂的后续部分,无疑将成为21世纪生命科学研究的主要任务。
中医学属于在阴阳五行理论指导下、从动态整体角度研究人体生理病理药理及其与自然环境关系、寻求防治疾病最有效方法的学问。下文是我为大家蒐集整理的关于的内容,欢迎大家阅读参考!
浅析中医学与生物遗传基因密码
摘 要:三联码密码不是随机排列的,核糖核酸/脱氧核糖核酸是有序分布的,标准氨基酸也是有序分布的。三联码密码说明了标准氨基酸的结构与功能特性。中医基本理论包括阴阳、五行和易经是可以来解译基因组的。
关键词:三联码密码;标准氨基酸;场;阴阳;易经
生物的遗传物质核糖核酸/脱氧核糖核酸RNA/DNA由核苷酸组成。不同的核苷酸按所含碱基的不同分为4种,这些碱基为腺嘌呤adenine,A、鸟嘌呤guanine,G、胞嘧啶cytosine,C和胸腺嘧啶thymine,T,为DNA特有或尿嘧啶uracil,U,为RNA特有。张洪钧、彭莉等按照AGCT化学特性依据中国阴阳理论进行阴阳分类――嘌呤AC.属阴,嘧啶CT属阳;而二者又可以分别再分阴阳,即A为阴中之阴,G为阴中之阳,C为阳中之阳,T为阳中之阴”。实际上,4x4x4=64种三联码说蕴含的生命含义也是可以根据标准氨基酸的分子特性继续演化其整体含义的。
1 基因组本质是精的集中体现
基因组是人体精气的凝聚态,是人体的微观资讯调控中心,体现了人体的整体性,含有生命的全部资讯。功能的整体必然由有序的结构所完成。三联码密码不是随机排列的,是在结构有序的情况下完成的整体排列,是根据遗传物质核糖核酸/脱氧核糖核酸RNA/DNA以及标准氨基酸分子的结构功能整体特性阴阳进行分类的。
生命是整体的,是生命的结构与功能的统一体,结构的有序性是功能统一的基础;生命是从原始的化学振荡不断进化发展过来的,正是由于生物大分子的有序运动。才最后形成了生命整体,生物大分子的有序运动是构成生命整体的基础条件。
2 密码子的整体含义
2.1 密码子与阴阳4×4×4=64种联码是由阴阳演化而来的,64密码子与易经的64卦遥相呼应,反映了整体的演化规律,蕴含着最基本的阴阳,密码子不是随机也不是偶然的,而是在阴阳的相互组合中完成了生命的有形显示和相互联络。生命的发展进化是在与大自然和谐统一的过程中逐步发展过来的,其内在的生命密码予必然与自然界的根本规律相一致。核糖核酸/脱氧核糖核酸是有序分布的,标准氨基酸也是有序分布的。
64密码子是阴阳转化的,代表了阴阳在64卦中的演化规律。根据中医学取象比类所方法,c为阳中之阳,那么CCC在64卦中就属于干;A为阴中之阴,aaa就代表了坤,其余类推。各三联码密码子代表了整体的阴阳属性,它的卦象代表了它在64卦中的阴阳整体属性。整体是关键的,即使在不同的星球进化,生命的物质和分子构成可能不同,但是整体还是一样的;整体是形成分子运动整体性的主导,而分子的运动则体现了整体。
2.2 三联码密码子各脱氧核糖核酸的含义 第一个脱氧核糖核酸代表了这种标准氨基酸的空间结构特性,结构的刚与柔等,空间的占位等。
例如:CCC代表了脯氨酸β-吡咯烷基-α-羧酸,见图1,与一般的α-氨基不同,是一种亚氨基酸,侧链取代了自身氨基上的一个氢原子而形成杂环结构。这种杂环结构在空间上变现为刚性,不易摺叠,阻碍了其他分子的接近。卦象就表示为干。
aaa代表了赖氨酸α,ε-二氨基己酸,见图2,侧链是含4个C原子的直链烷胺,侧链的胺基带有正电性,可以摺叠与羧基带有负电性相互接近,形成一个较为稳定的环,表现出较大的柔韧性。卦象就表示为坤。
其他氨基酸依此类推。
第二个脱氧核糖核酸则与这种标准氨基酸的等电点很有关系,郭同新认为:“标准氨基酸按等电点去排列.可显示出氨基酸化学性质的周期性,与遗传密码方阵结合,得出氨基酸密码编辑的内在联络。”此处不再赘述。
第三个脱氧核糖核酸则表示了代表这种标准氨基酸的密码子在64密码子整体中的变动性和摆动性。ATGC相互间有截然不同特点的氢健和色散两种作用形式,氢键作用动力具有高度的方向性,而色散作用动力不具有方向性,只是有强烈的加和性。人类基因组中起主要作用的富含c+G遗传基因就是由高度方向性的氢键动力能作为四个碱基聚合成主导DNA的先导条件。而起著启动、终止、转录等副旋律作用的富含T+A遗传基因则由色散作用动力能作为四个碱基聚合成副旋律DNA的先导条件。这就是人类基因组的根本特点,而其他生物种就没有这种特征。因为它们是就一开始用氢键动力和色散动力同时混在一起的方式来起作用的,只是两者的比例不同而已。当然生物体越高阶,氢键作用动力占越大的比例。这种作用形式也体现了生命的进化性和主动性。生命的“阳”具有这种主动性的特点。
2.3 基因数目的推测 整体是微观基因组整体的指导,在整体的作用下,形成了具体的基因组。而按照中医基础理论,人体由生克制化相互作用的五脏组成,五脏互含即每脏也由生克制化的五脏相互作用构成。由此组成了整体。按照整体一致性原则,基因组整体也由五脏基因组模组组成,每脏基因组模组也由相应的五脏基因组亚模组组成。那么总的基因数目如下:55×60/5=37500。
解释:人整体有五脏,每脏又有五脏,所以共有5×5×5×5×5×5种变化。而三联体密码共64个,减去1个起始子与3个终止子,共60个,60个密码子分配在5个亚模组脏中,每个亚模组12个密码子,那么基因的数目是37500个。平均每基因含核酸数目55个。
这只是推测。基因的数目和位置以及大小在基因组中还有个优化过程。基因组作为人体整体的资讯系统,和自然界也是和谐统一的,自然界的资讯在基因组中得到了统一集中体现。
3 非基因部分与基因的关系
人类的元整体是在 *** 与卵子在相合的瞬间形成的,精卵结合后各自的亲和力等特性消失了,而受精卵的特性则在此基础上建立起来了。精卵结合的瞬间精卵特性消失的瞬间和受精卵形成之前首先形成了人类的最初整体――元整体,元整体自此开始演化,从无形逐渐演化有形,从太极-阴阳-五行以至最后演化成有形的基因组。
基因与非基因的关系也在此基础上形成了,基因是基因组整体的有形整体,而非基因部分则是基因的场;这个场是生命的场,具有能动性,可以调控基因,保持基因的相对稳定,而且可以相互联络,促使基因的优化、基因的相互调控与基因组整体的形成。基因的均一化作用也说明了这一点。
4 结论
基因组是整体的,是人整体的资讯的集中体现,是与人体平衡存在的自然界的资讯的集中体现。生命是有序的,有序的生命必然由有序的生命大分子的有序运动组成。取类比象应该建立在脱氧核苷酸与其他生命大分子的结构与功能的基础上。中医基本理论包括阴阳、五行和易经是可以来解译基因组的。整体是一切生命运动的根本。
寒冷天气有利流感病毒存活
美国科学家日前证实,流感病毒在寒冷、干燥的气候环境里存活时间更长,主要原因在于寒冷天气中人体内的黏液分泌迟钝。无法将病毒清除。
据英国《新科学家》网站报道,美国纽约西奈山医学院研究小组在彼得・帕莱塞带领下进行实验,让数百只豚鼠在不同的温度和溼度下接触同一种人类的流感病毒。他们把豚鼠放在笼子里,使空气从生病的豚鼠流向健康的豚鼠。
研究小组发现,在室温下,流感的传播在溼度相对较低20%~35%时达到高峰,溼度为65%时会再次达到峰值。流感在溼度为50%左右时不那么容易传播,在溼度超过80%时根本不传播。
研究还发现,温度是一个比溼度更为重要的因素。在溼度一定的条件下,温度为5摄氏度时动物会患上流感,而温度较高时流感病毒则无法侵入。研究人员表示,这可能是因为在温度较低的条件下,患病动物的鼻子携带病毒的时间要长两天。
人体中的黏液通常通过呼吸道向上流动,将污染物清除。帕莱塞说:“当冷空气侵袭我们的上呼吸道时,黏液会变得比较黏稠,所以我们就无法像通常那样轻易地清除病毒。”
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一种全新的DNA甲基化研究方法——Pyrosequencing技术
DNA甲基化是一种表观遗传修饰,它是由DNA甲基转移酶(DNA methyl-transferase,Dnmt)催化S-腺苷甲硫氨酸作为甲基供体,将胞嘧啶转变为5-甲基胞嘧啶(mC)的一种反应,在真核生物DNA中,5-甲基胞嘧啶是唯一存在的化学性修饰碱基.CG二核苷酸是最主要的甲基化位点,它在基因组中呈不均匀分布,存在高甲基化、低甲基化和非甲基化的区域,在哺乳动物中mC约占C总量的2-7%.一般说来,DNA的甲基化会抑制基因的表达.DNA的甲基化对维持染色体的结构、X染色体的失活、基因印记和肿瘤的发生发展都起重要的作用.
CpG双核苷酸在人类基因组中的分布很不均一,而在基因组的某些区段,CpG保持或高于正常概率,这些区段被称作CpG岛.CpG岛主要位于基因的启动子和第一外显子区域,约有60%以上基因的启动子含有CpG岛.CpG甲基化的研究在肿瘤的研究中有着非常主要的地位.通过基因启动子区及附近区域CpG岛胞嘧啶的甲基化可以在转录水平调节基因的表达,从而引起相应基因沉默,去甲基化又可恢复其表达.DNA甲基化在生理情况下就参与了控制基因的时空表达,在肿瘤发生时,肿瘤细胞全基因组低甲基化是一个重要特征.肿瘤细胞基因组甲基化的程度与正常细胞相比仅为20-60% ,同时伴有局部区域基因的高甲基化,包括肿瘤抑制基因、抑制肿瘤转移和浸润的基因、细胞周期调节基因、DNA修复基因、血管形成抑制基因等.但是目前研究手段的局限,限制了DNA甲基化的广泛研究.
近年来,研究者不断探索定性及定量检测单个或多个甲基化位点的方法,但由于甲基化多态性区域存在的密度很高,所以对于延伸反应其引物的位置很难设计.Pyrosequencing技术作为一种新的序列分析技术,能够快速地检测甲基化的频率,对样品中的甲基化位点进行定性及定量检测,为甲基化研究提供了新的途径.
从原理上来看,Pyrosequencing是一种通过合成方法进行序列分析的方法,它通过核苷酸和模板结合后释放的焦磷酸引发酶级联反应,促使荧光素发光并进行检测.这项技术曾经被用作单核苷酸多态性(SNP)的基因型和单倍型的检测,以及细菌和病毒的鉴定和分型研究.这项技术的一个主要特点是在Pyrogarm™软件上显示的峰值高度来自于序列分析的原始数据,通过峰值的高度可以精确的检测混合DNA模板中等位基因的频率.
目前甲基化研究方面,很多甲基化定量分析的报道采用亚硫酸氢盐处理甲基化样本,并用混合的PCR产物
作为校正.其主要原理是:亚硫酸氢盐可以将没有甲基化的胞嘧啶转化为尿嘧啶,而在适当的实验条件下甲基化的胞嘧啶保持不变.因而,用它处理样本后,再进行PCR扩增,甲基化的位点可以被当作一个C/T的SNP来处理,它的基因频率为0-100%.在此,我们给大家介绍一个研究人员使用Pyrosequencing技术分析并精确定量DNA甲基化水平的例子.
研究者在一个Pyrosequencing反应中同时检测了6个甲基化位点.这种方法同样可以用于石蜡包埋的组织,并且具有较高的重复性和精确性.实验选择谷胱甘肽-S-转移酶π(GSTP1)转录启动位点的CpG岛进行检测.这些位点在正常前列腺组织中是非甲基化的,而在肿瘤样本中高甲基化.通过PCR扩增一个包含17个甲基化多态位点140bp的片段,并用4个测序引物研究其中15个位点(Table 1).使用在线的SNP测序引物设计软件(Pyrosequencing AB)设计测序引物,其中一些甲基化多态性位点用最可能的碱基所代替,以减少计算的数量.再通过人工检测测序引物可能存在的错配.此外,同时在PSQ 96MA DNA分析仪上运行空白对照,扣除由测序引物、生物素标记的引物或是模板引起的背景.
PCR引物设计完全与模板相匹配,不覆盖任何甲基化多态性区域.使用10ng亚硫酸氢盐转化的DNA样本或是10 fmol纯化的PCR产物,10 pmol 正向(5’-GTGATTTAGTATTGG-3’)和反向(5’-biotin-AACTCTAAACCCCATC-3’)引物扩增GSTP1转录启动位点的基因片段,扩增片段长度为144bp.反应体系为60 mM Tris-SO4,pH 8.9,18 mM (NH4)2SO4,1 mM MgSO4,200 μM dNTPs,以及3 U Platinum Taq DNA高保真聚合酶,终体积为50μL.PCR循环设置:首先在95℃下变性4分钟,然后在95℃ 30S,50℃ 45S以及72℃ 20S条件下重复50个循环,最后一步延伸步骤在72℃下4分钟,中止反应.PCR反应在Eppendorf的Mastercycler 96
哺乳动物基因组中,DNA甲基化是指CpG二核苷酸中的胞嘧啶第5位碳原
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《自然》
● 科学家揭示肝硬化细胞水平发病机制
英国爱丁堡大学炎症研究中心N. C. Henderson和P. Ramachandran研究组合作发现在单细胞水平上肝硬化的纤维化生态位。相关论文2019年10月9日在线发表于《自然》。
为了获得细胞水平的直接相关的发病机制,并为治疗设计提供依据,他们分析了超过100,000个人类单细胞的转录组,从而得出了健康和肝硬化人类肝脏中存在的非实质细胞类型的分子定义。
他们发现了一种新型的与疤痕相关的TREM2+CD9+巨噬细胞亚群,该亚群在肝纤维化中扩展,从循环单核细胞分化,并且具有促纤维化作用。他们还定义了新型ACKR1+和PLVAP+内皮细胞,它们在肝硬化中扩展,在形态构造上受疤痕限制并增强白细胞的转运。
新型疤痕相关巨噬细胞,内皮细胞与PDGFRα+胶原生成间充质细胞之间相互作用的多谱系配体-受体模型揭示了包括TNFRSF12A,PDGFR和NOTCH信号传导在内的几种促纤维化途径的疤痕内活性。
他们的工作在单细胞水平上剖析了未曾被预料的人体器官纤维化的细胞和分子基础,并提供了发现肝硬化合理治疗目标所需的概念框架。
据悉,目前尚无有效的抗肝纤维化疗法治疗肝硬化,肝硬化是全世界的主要杀手。
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● 研究解码胎儿肝脏造血功能
剑桥大学Sam Behjati、Elisa Laurenti、Sarah A. Teichmann 和英国纽卡斯尔大学Muzlifah Haniffa研究组合作解码了人类胎儿肝脏造血功能。 这一研究成果在线发表在2019年10月9号的《自然》上。
研究人员对约140,000个肝脏和74,000个皮肤以及肾脏和卵黄囊细胞进行单细胞转录组测序,确定了人类血液和免疫细胞在发育过程中的组成。
研究者从造血干细胞和多能祖细胞推断分化轨迹,并评估组织微环境对血液和免疫细胞发育的影响。
研究揭示了胎儿皮肤中的生理性红细胞生成以及卵黄囊中肥大细胞,自然杀伤细胞和先天性淋巴样细胞前体的存在。
研究还证明了在妊娠过程中胎儿肝脏的造血成分发生了变化,其远离了主要的类红细胞,同时伴随着HSC / MPPs分化潜能的平行变化,研究人员并对此进行了功能验证。
该研究揭示的胎儿肝脏造血综合图谱为研究儿科血液和免疫疾病提供了蓝图,并为HSC / MPP的治疗潜力提供了参考。
研究人员表示,胎儿肝脏中的决定性造血作用支持造血干细胞和多能祖细胞的自我更新和分化,但其在人类中的作用仍然不清楚。
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● 新发现可作为黑色素瘤潜在疗法
美国西雅图福瑞德·哈金森癌症中心Robert K. Bradley小组和纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心Omar Abdel-Wahab小组合作,发现了癌症中剪接体内非典型BAF复合物的破坏,并基于这一机制提出了对待一类肿瘤恶化的治疗方法。 这一研究成果在线发表在2019年10月9日的《自然》上。
研究人员结合泛癌剪接分析与阳性富集CRISPR筛选来优化促进肿瘤发生的拼接改变。
研究团队报告说,多样的SF3B1突变集中在对BRD9的抑制上,BRD9是最近描述的非典型BAF染色质重塑复合体的核心组成部分,该复合体也包含GLTSCR1和GLTSCR1L57。突变体SF3B1识别BRD9内的异常的、深内含子分支点,从而诱导内源性逆转录病毒元件衍生的毒性外显子的包被和随后BRD9 mRNA的降解。
BRD9的清除引起了CTCF相关基因座上非经典BAF的减少,并促进了黑色素瘤的发生。BRD9是葡萄膜黑色素瘤中一种强有力的抑制剂,利用反义寡核苷酸或CRISPR介导诱变在SF3B1变异细胞中纠正BRD9 的错剪接可以抑制肿瘤增长。
据悉,SF3B1是癌症中最常见的突变RNA剪接因子,但对SF3B1突变促进恶性肿瘤的机制了解甚少。
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● 癌症中U1剪接体RNA发生高频突变
加拿大多伦多大学Lincoln D. Stein研究组研究显示,U1剪接体RNA在多种癌症中发生突变。该项研究成果在线发表于2019年10月9日的《自然》。
他们报告了在几种肿瘤类型中,U1 snRNA的第三个碱基处高频出现的Agt;C体细胞突变。 U1的主要功能是通过碱基配对识别5C突变与肝细胞癌的酗酒和慢性淋巴细胞性白血病的侵袭性IGHV基因未突变亚型相关。
U1突变还可以使CLL患者独立接受不良预后。他们的研究证明了剪接体RNA中最早的非编码驱动程序之一,揭示了癌症中异常剪接的新机制,可能代表了新的治疗靶标。
他们的发现还表明,驱动程序的发现应扩展到更广泛的基因组区域。
据悉,癌症是由称为驱动因子的基因组改变引起的。已知有数百种编码基因的驱动程序,但尽管进行了深入的搜索,但迄今为止仅发现了少数非编码驱动程序。
最近注意力已经转移到改变的RNA剪接在癌症中的作用。尽管仅在蛋白质编码剪接因子)中发现了导致多种转录类型的异常剪接的驱动子突变,但仍在多种癌症类型中得到了证实。
相比之下,由于表征非编码癌症驱动程序的综合挑战和snRNA基因的重复性,对剪接体非编码成分,一系列小核RNA的癌症相关改变的研究很少。
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● 非编码RNA突变可引起Shh型髓母细胞瘤
近日,加拿大病童医院Michael D. Taylor研究组发现复发性非编码的U1-snRNA突变驱动Shh型母细胞瘤的隐性剪接。2019年10月9日,国际知名学术期刊《自然》在线发表了这一成果。
研究人员报道了约50%的Sonic hedgehog型髓母细胞瘤中U1剪接体小核RNA的高度复发性热点突变,该突变在其他髓母细胞瘤亚型中均不存在。
在其他36种其他肿瘤类型的2442例癌症中,发现此U1-snRNA热点突变小于0.1%。婴儿Shh-MB基本上不存在这种突变,这种突变发生在97%的成年人和25%的青少年中。
U1-snRNA突变发生在5剪接位点结合区域,并且snRNA突变型肿瘤显著破坏RNA剪接,并带有过量的5隐性剪接事件。突变的U1-snRNA介导的可变剪接使肿瘤抑制基因失活,并激活癌基因,这是治疗的新靶点,并造成了癌症中非蛋白质编码基因的高度复发性和组织特异性突变。
据介绍,癌症中的复发性体细胞单核苷酸变异很大程度上局限于蛋白质编码基因,在大多数儿童癌症中很少见。
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《英国医学杂志》
● 非酒精性脂肪肝与急性心肌梗死和卒中发病风险的相关性
荷兰鹿特丹伊拉斯谟大学医学中心Naveed Sattar研究小组的一项最新研究分析了非酒精性脂肪性肝病与急性心肌梗死和卒中的发病风险的相关性。相关论文2019年10月8日在线发表于《英国医学杂志》。
研究组搜集了2015年12月31日前四个欧洲国家基于人口的电子基础卫生数据库,其中意大利1542672人,荷兰2225925人,西班牙5488397人,英国12695046人。对120795名确诊为NAFLD或非酒精性脂肪性肝炎的患者平均随访了2.1-5.5年。
在校正年龄和吸烟因素后,与匹配的对照组相比,NAFLD或NASH患者的AMI风险比为1.17,卒中的综合风险比为1.18。
而在风险因素数据更为完整的组别中,在校正收缩压、2型糖尿病、总胆固醇水平、他汀类药物使用和高血压等因素后,NAFLD或NASH患者的AMI的风险比为1.01,卒中的风险比为1.04。
总之,对1770万例患者进行常规护理,在排除心血管危险因素后,NAFLD的诊断与AMI或卒中风险无关。NAFLD患者的成人心血管风险评估很重要,但无需以特殊方式进行。
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● 中国科学家系统评价非小细胞肺癌一线治疗的疗效
广州医科大学附属第一医院何建行教授研究组对晚期表皮生长因子受体突变的非小细胞肺癌一线治疗的疗效和安全性进行了系统评价和网络荟萃分析。这一研究成果于2019年10月7日在线发表于《英国医学杂志》。
研究组在PubMed、Embase、Cochrane中央对照试验注册中心和ClnicalTrials.gov等知名数据库中检索2019年5月20日之前符合标准的文献。
入选研究均比较了晚期EGFR突变NSCLC患者一线治疗中两种以上的疗法,且至少报告以下临床结果指标之一:无进展生存、总生存、客观缓解率和3级及以上不良反应。
18项符合条件的试验包括4628例患者和12种治疗方法:EGFR酪氨酸激酶抑制剂,基于培美曲塞的化疗,培美曲塞游离化疗以及联合治疗。
与吉非替尼+培美曲塞化疗的疗效相当,奥希替尼显示出最有利的无进展生存期,显著优于达克替尼、阿法替尼、厄洛替尼、吉非替尼、埃克替尼、培美曲塞为基础的化疗、培美曲塞游离化疗、阿法替尼+西妥昔单抗和吉非替尼+培美曲塞。
奥希替尼和吉非替尼联合以培美曲塞为基础的化疗在提供最佳总体生存效益方面也大致相当。
但联合治疗引起的毒性更大,尤其是厄洛替尼+贝伐单抗,易导致3级以上的严重不良事件。
不同的EGFR-TKIs显示出不同毒性谱。两种最常见的EGFR突变类型的亚组分析表明,在外显子19缺失的患者中,奥希替尼与最佳无进展生存相关,而在Leu858Arg突变患者中,吉非替尼+培美曲塞化疗与最佳无进展生存相关。
总之,与其他一线治疗相比,奥希替尼和吉非替尼+培美曲塞化疗可显著提高晚期EGFR突变的NSCLC患者的无进展生存期和总生存期。
对于外显子19缺失和Leu858Arg突变的患者,奥希替尼和吉非替尼+培美曲塞化疗的无进展生存最优。
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● 慢性阻塞性肺病患者预后预测模型的系统评价
希腊约阿尼纳大学医学院Evangelos Evangelou研究团队系统分析和批判评价了慢性阻塞性肺病患者预后的预测模型。这一研究成果于2019年10月4日在线发表于《英国医学杂志》。
研究组系统搜索了228篇符合条件的文献,描述了408个预后模型的开发,38个模型的外部验证,以及20个针对COPD以外疾病预后模型的验证。
408个预后模型建立于三个临床环境:239个针对门诊患者,155个针对住院患者,14个针对急诊患者。
这408个预后模型中,最普遍的终点是死亡率、COPD急性加重和再次住院的风险。
总体来说,最常用的预测因素是年龄、一秒用力呼气量、性别、体重指数和吸烟。在408个预后模型中,100个得到了内部验证,91个检测了校准开发模型。
286个模型无法展示,只有56个模型可通过完整方程式展示。C统计模型可对311个模型进行判别。
38个模型进行了外部验证,但其中只有12个由一个完全独立的团队进行验证。只有7个预后模型的总体偏倚风险较低。
总之,该研究对COPD患者预后预测模型进行了详细的描绘和评估,发现它们的开发过程存在一些方法上的缺陷,且外部验证率较低。
未来的研究应着眼于通过更新和外部验证来对现有的这些模型进行改进,并在临床实践中对它们的安全性、临床有效性和成本效益进行评估。
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核酸包括脱氧核糖核酸,核糖核酸。组成核酸的基本单位是核苷酸,脱氧核糖核酸就是DNA,核糖核酸就是RNA,他们的基本单位分别是脱氧核苷酸,核糖核苷酸.
核酸是由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物,为生命的最基本物质之一。核酸广泛存在于所有动植物细胞、微生物体内,生物体内的核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。不同的核酸,其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。根据化学组成不同,核酸可分为核糖核酸(简称RNA)和脱氧核糖核酸(简称DNA)。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础。RNA在蛋白质合成过程中起着重要作用——其中转运核糖核酸,简称tRNA,起着携带和转移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸,简称mRNA,是合成蛋白质的模板;核糖体的核糖核酸,简称rRNA,是细胞合成蛋白质的主要场所。
核酸同蛋白质一样,也是生物大分子。核酸的相对分子质量很大,一般是几十万至几百万。核酸水解后得到许多核苷酸,实验证明,核苷酸是组成核酸的基本单位,即组成核酸分子的单体。一个核苷酸分子是由一分子含氮的碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成的。根据五碳糖的不同可以将核苷酸分为脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸。
核酸的种类
核酸大分子可分为两类:脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA),在蛋白质的复制和合成中起着储存和传递遗传信息的作用。核酸不仅是基本的遗传物质,而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置,因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。
核苷酸(hé gān suān) Nucleotide,一类由嘌呤碱或嘧啶碱、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质组成的化合物。又称核甙酸。戊糖与有机碱合成核苷,核苷与磷酸合成核苷酸,4种核苷酸组成核酸。核苷酸主要参与构成核酸,许多单核苷酸也具有多种重要的生物学功能,如与能量代谢有关的三磷酸腺苷(ATP)、脱氢辅酶等。一类由嘌呤碱或嘧啶碱基、核糖或脱氧核糖以及磷酸三种物质组成的化合物。又称核甙酸。五碳糖与有机碱合成核苷,核苷与磷酸合成核苷酸,4种核苷酸组成核酸。核苷酸主要参与构成核酸,许多单核苷酸也具有多种重要的生物学功能,如与能量代谢有关的三磷酸腺苷(ATP)、脱氢辅酶等。某些核苷酸的类似物能干扰核苷酸代谢,可作为抗癌药物。根据糖的不同,核苷酸有核糖核苷酸及脱氧核苷酸两类。根据碱基的不同,又有腺嘌呤核苷酸(腺苷酸,AMP)、鸟嘌呤核苷酸(鸟苷酸,GMP)、胞嘧啶核苷酸(胞苷酸, CMP)、尿嘧啶核苷酸(尿苷酸,UMP)、胸腺嘧啶核苷酸(胸苷酸,TMP)及次黄嘌呤核苷酸(肌苷酸,IMP)等。核苷酸中的磷酸又有一分子、两分子及三分子几种形式。此外,核苷酸分子内部还可脱水缩合成为环核苷酸。
核苷酸是核酸的基本结构单位,人体内的核苷酸主要有机体细胞自身合成。核苷酸在体内的分布广泛。细胞中主要以5′-核苷酸形式存在。细胞中核糖核苷酸的浓度远远超过脱氧核糖核苷酸。不同类型细胞中的各种核苷酸含量差异很大,同一细胞中,各种核苷酸含量也有差异,核苷酸总量变化不大。
DNA(Deoxyribonucleic acid,缩写为脱氧核糖核酸)又称去氧核糖核酸,是一种分子,可组成遗传指令,以引导生物发育与生命机能运作。主要功能是长期性的资讯储存,可比喻为“蓝图”或“食谱”。其中包含的指令,是建构细胞内其他的化合物,如蛋白质与RNA所需。带有遗传讯息的脱氧核糖核酸片段称为基因,其他的脱氧核糖核酸序列,有些直接以自身构造发挥作用,有些则参与调控遗传讯息的表现。
脱氧核糖核酸是一种长链聚合物,组成单位称为核苷酸,而糖类与磷酸分子借由酯键相连,组成其长链骨架。每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接,这些碱基沿着脱氧核糖核酸长链所排列而成的序列,可组成遗传密码,是蛋白质氨基酸序列合成的依据。读取密码的过程称为转录,是根据脱氧核糖核酸序列复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的讯息,另有一些本身就拥有特殊功能,例如rRNA、snRNA与siRNA。在细胞内,脱氧核糖核酸能组织成染色体结构,整组染色体则统称为基因组。染色体在细胞分裂之前会先行复制,此过程称为脱氧核糖核酸复制。对真核生物,如动物、植物及真菌而言,染色体是存放于细胞核内;对于原核生物而言,如细菌,则是存放在细胞质中的类核里。染色体上的染色质蛋白,如组织蛋白,能够将脱氧核糖核酸组织并压缩,以帮助脱氧核糖核酸与其他蛋白质进行交互作用,进而调节基因的转录。
核糖核酸(缩写为RNA,即RibonucleicAcid),存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体。RNA由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由磷酸,核糖和碱基构成。RNA的碱基主要有4种,即A腺嘌呤、G鸟嘌呤、C胞嘧啶、U尿嘧啶,其中,U(尿嘧啶)取代了DNA中的T。
分类
核糖核酸
RNA是以DNA的一条链为模板,以碱基互补配对原则,转录而形成的一条单链,主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达,是遗传信息传递过程中的桥梁。tRNA的功能是携带符合要求的氨基酸,以mRNA为模板,合成蛋白质。RNA由核糖核苷酸经磷酯键缩合而成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由磷酸,核糖和碱基构成。RNA的碱基主要有4种,即A腺嘌呤,G鸟嘌呤,C胞嘧啶,U尿嘧啶。其中,U尿嘧啶取代了DNA中的T胸腺嘧啶而成为RNA的特征碱基。
mRNA
mRNA的功能就是把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来,然后再由mRNA的碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序,完成基因表过程中的遗传信息传递过程。在真核生物中,转录形成的前体RNA中含有大量非编码序列,大约只有25%序列经加工成为mRNA,最后翻译为蛋白质。因为这种未经加工的前体mRNA(pre-mRNA)在分子大小上差别很大,所以通常称为不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA,hnRNA)。如果说mRNA是合成蛋白质的蓝图,则核糖体是合成蛋白质的工厂。但是,合成蛋白质的原材料--20种氨基酸与mRNA的碱基之间缺乏特殊的亲和力。因此,必须用一种特殊的RNA--转移RNA(transferRNA,tRNA)把氨基酸搬运到核糖体上,tRNA能根据mRNA的遗传密码依次准确地将它携带的氨基酸连结起来形成多肽链。每种氨基酸可与1-4种tRNA相结合,已知的tRNA的种类在40种以上。
tRNA
tRNA是分子最小的RNA,其分子量平均约为27000(25000-30000),由70到90个核苷酸组成。而且具有稀有碱基的特点,稀有碱基除假尿嘧啶核苷与次黄嘌呤核苷外,主要是甲基化了的嘌呤和嘧啶tRNA。这类稀有碱基一般是在转录后,经过特殊的修饰而成的。
1969年以来,研究了来自各种不同生物,:如酵母、大肠杆菌、小麦、鼠等十几种tRNA的结构,证明它们的碱基序列都能折叠成三叶草形二级结构(图3-23),而且都具有如下的共性:①5'末端具有G(大部分)或C。②3'末端都以ACC的顺序终结。③有一个富有鸟嘌呤的环。④有一个反密码子环,在这一环的顶端有三个暴露的碱基,称为反密码(anticodon).反密码子可以与mRNA链上互补的密码子配对。⑤有一个胸腺嘧啶环。
rRNA
核糖体RNA(ribosomalRNA,rRNA)是组成核糖体的主要成分。核糖体是合成蛋白质的工厂。在大肠杆菌中,rRNA量占细胞总RNA量的75%-85%,而tRNA占15%,mRNA仅占3-5%。rRNA一般与核糖体蛋白质结合在一起,形成核糖体(ribosome),如果把rRNA从核糖体上除rRNA掉,核糖体的结构就会发生塌陷。原核生物的核糖体所含的rRNA有5S、16S及23S三种。S为沉降系数(sedimentationcoefficient),当用超速离心测定一个粒子的沉淀速度时,此速度与粒子的大小直径成比例。5S含有120个核苷酸,16S含有1540个核苷酸,而23S含有2900个核苷酸。而真核生物有4种rRNA,它们分子大小分别是5S、5.8S、18S和28S,分别具有大约120、160、1900和4700个核苷酸。rRNA是单链,它包含不等量的A与U、G与C,但是有广泛的双链区域。在双链区,碱基因氢键相连,表现为发夹式螺旋。rRNA在蛋白质合成中的功能尚未完全明了。但16S的rRNA3'端有一段核苷酸序列与mRNA的前导序列是互补的,这可能有助于mRNA与核糖体的结合。
miRNA
MicroRNAs(miRNAs)是在真核生物中发现的一类内源性的具有miRNA调控功能的非编码RNA,其大小长约20~25个核苷酸。成熟的miRNAs是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的,随后组装进RNA诱导的沉默复合体,通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA,并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻译。最近的研究表明miRNA参与各种各样的调节途径,包括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和凋亡、脂肪代谢等等。
除了上述几种主要的RNA外还有一些其他RNA:
小分子RNA
(small RNA)存在于真核生物细胞核和细胞质中,它们的长度为100到300个碱基(酵母中最长的约1000个碱基)。多的每个细胞中可含有105 ~106 个这种RNA分子,少的则不可直接检测到, 它们由RNA聚合酶Ⅱ或RNA聚合酶Ⅲ所合成, 其中某些象mRNA一样可被加帽。small RNA主要有两种类型的小分子RNA:一类是snRNA(small nuclear RNA),存在于细胞核中;另一类是scRNA(small cytoplasmic RNA),存在于细胞质中。小分子RNA通常与蛋白质组成复合物, 在细胞的生命活动中起重要的作用, 。
①snRNA:snRNA (smallnuclearRNA,小核RNA)。它是真核生物转录后加工过程中RNA剪接体(spilceosome)的主要成分。发现有五种snRNA,其长度在哺乳动物中约为100-215个核苷酸。snRNA一直存在于细胞核中,与40种左右的核内蛋白质共同组成RNA剪接体,在RNA转录后加工中起重要作用。某些snRNPs和剪接作用密切相关,它们分别与供体和受体剪接位点以及分支顺序相互补。
其中位于核仁内的snRNA称为核小体RNA(small uncleolar RNA),参与rRNA前体的加工及核糖体亚基的组装。
②scRNA:scRNA(small cytoplasmic RNA,细胞质小RNA)主要位于细胞质内,种类较多,参与蛋白质的合成和运输。SRP颗粒就是一种由一个7SRNA和六种蛋白质组成的核糖核蛋白体颗粒,主要功能是识别信号肽, 并将核糖体引导到内质网。
端体酶RNA
端体酶RNA(telomeraseRNA),它与染色体末端的复制有关。端体酶RNA
反义RNA
反义RNA(antisenseRNA),它参与基因表达的调控。
上述各种RNA分子均为转录的产物,mRNA最后翻译为蛋白质,而rRNA、tRNA及snRNA等并不携带翻译为蛋白质的信息,其终产物就是RNA。
核酶
还有一种特别的RNA(其分类与上述RNA分类无关)--核酶
核酶(ribozyme)一词用于描述具有催化活性的RNA, 即化学本质是核糖核酸(RNA), 却具有酶的催化功能。核酶的作用底物可以是不同的分子, 有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。核酶的功能很多,有的能够切割RNA, 有的能够切割DNA, 有些还具有RNA 连接酶、磷酸酶等活性。与蛋白质酶相比,核酶的催化效率较低,是一种较为原始的催化酶。大多数核酶通过催化转磷酸酯和磷酸二酯键水解反应参与RNA自身剪切、加工过程,也具有特异性,甚至具有Km值。其发现是 科学家大肠杆菌RNaseP蛋白在切去部分后,在体外高浓度镁离子的情况下,留下的RNA部分(MIRNA)具有酶活性 。
非编码RNA
【新型生命暗物质】非编码RNA(核糖核酸),被称为生命体中"暗物质"。日前,中国科学技术大学单革教授实验室发现一类新型环状非编码RNA,并揭示了此类非编码RNA的功能和功能机理。成果发表在国际知名杂志《自然·结构和分子生物学》上。非编码RNA是一大类不编码蛋白质,但在细胞中起着调控作用的RNA分子。正如宇宙间存在着许多既看不到也感觉不到的"暗物质""暗能量"一样,在生命体这个"小宇宙"中,也存在这样的神秘"暗物质"-非编码RNA。越来越多的证据表明,一系列重大疾病的发生发展与非编码RNA调控失衡相关。环形RNA分子最近数年才引起研究人员注意,而此前的研究主要集中于线形RNA分子。单革教授实验室发现的新型环状非编码RNA,被命名为外显子-内含子环形RNA。在论文中,他们还对这类新型环状非编码RNA为何会成为环形而不是线形分子进行了研究,发现成环序列两端经常会有互补的重复序列存在