药物输送技术的进步使得各种货物(如小分子药物、核酸和蛋白质)能够被封装,并能够靶向特定的组织和细胞类型,以提高输送效率。1-4此外,近年来,这一策略得到了进一步发展,可以控制输送载体的细胞内运输行为,以靶向特定的细胞器。5-8适当的细胞器靶向性可以增强治疗效果,并最大限度地减少不利的副作用。线粒体是亚细胞器中很有希望的靶点,因为它们通过产生三磷酸腺苷(ATP)作为能量来源、控制活性氧(ROS)和钙离子水平以及调节细胞凋亡,在细胞代谢中发挥着重要作用。9、10线粒体的这些关键功能不仅由核 DNA 而且还由线粒体 DNA(mtDNA)中编码的重要蛋白质支持。 11、12 人类的线粒体 DNA 是多拷贝、环状和双链的,编码 37 个基因;22 种转移 RNA (tRNA)、13 种对氧化磷酸化诱导的 ATP 合成至关重要的蛋白质和 2 种核糖体 RNA (rRNA)。13、14 与核 DNA 不同,线粒体 DNA 不受组蛋白包装和保护,而是与解旋酶形成类核 15,并长期暴露于线粒体产生的 ROS,因此容易受到突变的影响,这种风险会随着时间的推移而增加
基因组信息的完整而准确的重复对于维持生命所有领域的基因组稳定性至关重要。在大肠杆菌中,复制终止,重复过程的最终阶段,通过多个单向单向叉屏障(由TUS蛋白与基因组TER位点的结合形成的多个单向叉屏障)与“复制叉子陷阱”区域结合在一起。终止通常远离tuster络合物,但是当延迟到一个重壳体允许第二个重建体绕染色体围绕染色体的一半以上时,它们成为叉融合过程的一部分。在这种情况下,在tuster络合物的非允许界面上阻止了重新构体的前置,然后在收敛的回复符合允许的界面时发生终止。为了研究tuster络合物的复制叉融合的序列,我们建立了一个基于质粒的复制系统,我们可以在体外模仿tuster复合物的终止过程。我们开发了一个终止映射测定法,以测量领先的链复制叉进程,并证明当在tuster络合物处的复制叉融合时,DNA模板被15至24个碱基复制。无法通过添加滞后链加工酶或包含几种促进DNA复制的解旋酶来缩小此间隙。我们的结果表明,在Tuster屏障处的准确分叉融合需要进一步的酶促加工,在我们对染色体重复的最终阶段的理解中仍然存在的高点大差距以及具有复制叉子TRAP的进化优势。
摘要 RNA-DNA 杂交是基因组的表观遗传特征,可提供多种且不断增长的活动范围。通过表征与杂交相互作用的蛋白质,可以了解这些功能,但迄今为止,所有这些分析都集中在哺乳动物身上,这意味着尚不清楚在其他真核生物中是否也发现了类似的 RNA-DNA 杂交相互作用物。非洲锥虫是 Discoba 类群的单细胞真核寄生虫,在核心生物学的几个方面与其哺乳动物宿主存在显著差异。在这里,我们表明 DNA-RNA 杂交免疫沉淀结合质谱法在 T. brucei 哺乳动物和昆虫感染细胞中恢复了 602 个推定的相互作用物,其中一些提供在哺乳动物中也发现的活动,一些提供谱系特异性的活动。我们证明,三种因子(两种假定的解旋酶和一种 RAD51 旁系同源物)的缺失会改变布氏锥虫的核 RNA-DNA 杂交和 DNA 损伤水平。此外,每种因子的缺失都会影响寄生虫抗原变异免疫存活机制的运作。因此,我们的工作揭示了 RNA-DNA 杂交对布氏锥虫生物学的广泛贡献,包括宿主免疫逃避中的新功能以及可能对真核基因组功能至关重要的活动。
DNA中的氮基碱包括腺嘌呤,鸟嘌呤和胞嘧啶,而RNA含有尿嘧啶而不是胸腺素。解旋启动DNA合成,而聚合酶是负责通过在生长链中添加核苷酸来复制DNA的主要酶。DNA的糖磷酸主链由磷酸二酯键一起保持。一个称为复制起源的特定序列是染色体上DNA合成的起点。DNA的双螺旋结构具有主要和次要凹槽,这对于其功能很重要。双螺旋的每个转弯都有这些凹槽,从而允许复制过程发生。在DNA复制过程中,氮基碱的正确配对对于维持遗传信息的完整性至关重要。此过程发生在细胞分裂之前,涉及DNA双螺旋的放松形成两个模板链。领先链是连续合成的,而滞后链则形成短片段,然后通过连接酶将其连接在一起。在复制位点形成Y形结构是过程中的重要一步。RNA或DNA的引物序列是DNA合成的模板,并且在复制完成后必须去除这些引物。参与DNA复制的键酶包括解旋酶,聚合酶和连接酶。旋转酶放松双螺旋,而聚合酶为生长链增添核苷酸。连接酶将滞后链的短片段连接在一起。连接5'和3'时,会形成磷酸酯主链。与DNA复制有关的一些重要术语包括前导链,滞后链,复制的起源和滑动夹具蛋白。DNA复制过程对于忠实地从一代细胞到下一个细胞的遗传信息传播至关重要。仅在RNA中发现的化合物被称为** uracil **,而** okazaki碎片**请参阅滞后链上的短段或片段。DNA的基本三维形状是A **双螺旋**结构,而RNA是单链,不稳定的,并且可以离开细胞核。基因由DNA组成,代表遗传的基本物理和功能单位。通过破坏弱氢键解解酶的酶称为**解旋酶**。平行但在相反方向的两个侧面称为**反平行**。嘧啶由单个碳环组成,而核苷酸由磷酸盐,糖和氮碱组成。DNA是双链,稳定的,并且保持在核内。根据夏尔加夫的统治,鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对。核糖是RNA核苷酸中发现的糖,而脱氧核糖是DNA核苷酸中存在的5-碳糖。氢键将DNA的两条链组合在一起,** primase **是负责放下RNA底漆的酶。互补意味着一侧可以与另一侧配对或补充另一侧。由重复核苷酸制成的长聚合物称为DNA。五个氮基是腺嘌呤,鸟嘌呤,胸腺嘧啶,胞嘧啶和尿嘧啶。双螺旋的“主链”是磷酸骨架。** DNA聚合酶**是促催化DNA分子合成的酶中的一种酶。嘧啶衍生物包括三个氮基碱 - 尿嘧啶,胸腺嘧啶和胞嘧啶 - 它们是DNA和RNA的基础。复制涉及半守则复制,其中双螺旋分裂为两个不同的链。嘌呤分子由四个氮原子和六个碳原子组成。嘧啶由一个六元环和两个氮原子和四个碳原子组成。核苷酸是DNA和RNA的构件。** DNA解旋酶**是一种在DNA复制中起重要作用的酶,而氢键在解螺旋酶放松时会破裂。这是文本的重写版本:** DNA结构** DNA的基本构件是由重复核苷酸组成的长聚合物。这些氮碱分为两个主要群体:嘌呤(腺嘌呤,鸟嘌呤)和嘧啶(胸腺胺,胞嘧啶,尿嘧啶)。酶,例如DNA聚合酶,促进了DNA分子的合成。**复制过程**在半守保持复制期间,双螺旋分裂为两个单独的链。这些链充当新DNA合成的模板。该双螺旋的“骨干”由磷酸盐组组成。**核苷酸特征**嘌呤(例如腺嘌呤和鸟嘌呤)由一个六元环组成,带有四个氮原子和六个碳原子,而嘧啶(例如胸腺胺和细胞儿童)具有两个六氮环,具有两个六氮气,带有两个硝基原子和四个碳原子的环。核苷酸是DNA和RNA的基本单位。**涉及的酶** DNA解旋酶通过放开双螺旋在复制过程中起着至关重要的作用,这最终导致链分离。**氢键**作为解旋酶放松DNA链,核苷酸之间的氢键被损坏,从而使链分开。
含有假定的 G-四链体形成序列的寡核苷酸(PQS;G ≥ 3 N x G ≥ 3 N x G ≥ 3 N x G ≥ 3)在阳离子存在下的生理缓冲条件下(Bochman 等人,2012 年)。由于其高热力学稳定性,组装的 G4 需要通过酶促分解。已经开发出体外用于监测 G4 形成的方法(Balasubramanian 等人,2011 年;Bryan 和 Baumann,2011 年)。使用这些方法已经证明了分解 G4 的酶活性。这些酶包括具有 G4 结合和解旋活性的 DNA 解旋酶,例如 BLM、WRN、PIF1、FANCJ、XPD、DNA2 和 RTEL1(Bochman 等人,2012 年;Maizels,2015 年)。使用计算机分析或荧光成像、免疫沉淀或 pull-down 实验来预测体内 G4 的形成,使用有价值的工具 - 例如特异性识别 G4 的免疫球蛋白和单链可变片段 (scFv) (Henderson 等人,2013)、G4 结合化合物 (Mendoza 等人,2016) 或 G4 结合蛋白 (Maizels,2015)。使用这些工具,可以通过免疫沉淀或针对纯化的基因组 DNA 或染色质的 pull-down 来识别 G4 位点,并且这些位点中的很大一部分重现了 PQS (Chambers 等人,2015;Hänsel-Hertsch 等人,2016;Lam 等人,2013;Muller 等人,2010)。 PQS 在基因的调控区(例如启动子、内含子或非翻译区 [UTR])中过度表达,包括致癌基因、重复区(例如端粒和 rDNA)和复制起点 (Maizels & Gray, 2013 )。使用抗体在人类细胞中进行的全基因组 G4 映射揭示了 G4 存在于基因调控区和端粒中 (Hänsel-Hertsch et al., 2016 ; Liu et al., 2016 )。许多 G4 被映射在转录起始位点周围,G4 形成的频率与相应基因的转录水平呈正相关 (Spiegel et al., 2021 ; Zheng et al., 2020 )。使用抗体对 G4-DNA 进行荧光标记,显示细胞核或染色体上存在颗粒状信号;一些信号位于端粒或着丝粒上 (Biffi et al., 2013; Henderson et al., 2013)。使用荧光标记化合物对 G4- DNA 进行可视化,可显示位于核仁中的较大信号,以及位于细胞核中的一些较小信号 (Rodriguez et al., 2012),或整个细胞核中均匀分布的信号 (Shivalingam et al., 2015)。然而,人们对使用体内成像获得的许多未表征信号的亚细胞或基因组位置了解甚少。越来越多的证据表明,在基因体内或周围形成的 G4 通过促进或抑制转录来调节基因活性 (Bochman et al., 2012; Mendoza et al., 2016)。尽管具有这些生物学含义,但 G4 在空间上阻碍了 DNA 复制和转录 (Bochman et al., 2012; Maizels, 2015)。这些生物事件的拖延会增加基因毒性损害的风险;G4 结构清除不足可能
响应标准主题2基因表达调节和核中的干扰RNA应用,主要基因表达控制机制是转录本,主要基于正和阴性调节。最讨论的例子来自乳糖操纵子,其中,根据诱导剂的存在和不存在(乳糖和葡萄糖),基因表达可以被激活或灭活。其他级别的基因表达控制也可以作为转录后,其中考虑了RNA的寿命。翻译,其中考虑了重要区域的可用性,例如SD的可用性;并考虑蛋白质在细胞质(降解)和位置的蛋白质后。在真核生物中,基因表达调节的复杂性主要是由于细胞分区化和基因组组织的复杂性而增加。在这种情况下,核中基因组的三维结构及其压实将是转录本调制的第一步。表观遗传调节也是控制基因表达的重要因素,这是由于组蛋白蛋白的修饰,与DNA分子压实和DNA分子本身的甲基化变化有关。此外,有必要考虑存在染色质改造并标记,无声和绝缘剂。翻译和翻译后控制又与蛋白质的生产有关,其修饰和细胞位置。转录后控制涉及将核心转运到细胞质,合成的RNA分子的正确加工和寿命,即这些分子在细胞质室中的降解以及它们在这种环境中的位置。为例,研究报告了对蛋白质合成开始的重要序列和区域的调节,以及蛋白质降解,细胞位置体征和成分插入,例如蛋白质糖化。RNA干扰(RNAi)是一种双链诱导的基因机制(DSRNA),是一个特定的序列,涉及dsRNA和简单链RNA分子,通常是在dsRNA之后同源的。RNAi沉默分为两个步骤。第一个涉及小siRNA中dsRNA的降解。在第二阶段,siRNA被RNA诱导的沉默复合物(RISC)的蛋白质认识。RISC复合物然后将siRNA的两个链分开,并寻求互补的RNA序列。RISC复合物的核酸酶降低了互补的RNA。参与此过程RNA Dewective聚合酶,Hetecase,netonenocleases和Nuclease dicer。RNAi被发现是植物物种中的自然防御系统。在植物中,RNAi机械的主要靶标是带有RNA基因组的病毒,在繁殖过程中产生DSRNA中间体。RNAi用于基因功能的研究,而无需基因组修饰。RNAi用于基因功能的研究,而无需基因组修饰。目前,已将其应用作为控制病原体和病毒载体的治疗策略。为此,可以产生构成分子(dsRNA)的转基因植物可以触发沉默机制中的第一步。但是,该策略具有其主要缺点,需要DSRNA的本构表达,而在植物物种中,RNAi产生的沉默抑制因子。另一个缺点是,这种控制主要针对具有RNA基因组的病毒,因此可能会受到高突变率的影响。因此,如果将RNAi定向到正在改变的序列,则这种治疗策略不再有用。最后,有必要考虑产生转基因耕地的成本以及在植物物种中获得转基因植物的效率。为了绕过上述瓶颈,研究表明,dsRNA的直接叶片应用,因为这些分子可以通过浮肿和细胞之间系统地传播。随着DSRNA生产成本的降低,这可能是一种更可行的治疗方法。但是,在所有情况下,有必要考虑由于RNA污染环境污染而导致的RNA分子的降解率很高。在动物中,可以使用RNAi阻止外源性或内源基因的表达,例如,用于生产病毒抗性动物,或使用RNAi来增加动物的生长。通过RNAi的遗传修饰通过避免在不必要的地方插入基因插入来比以前的遗传工程方法更安全。