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单分子技术研究T7解旋酶的解旋与换链

陈泽 马建兵 黄星榞 贾棋 徐春华 张慧东 陆颖

单分子技术研究T7解旋酶的解旋与换链

陈泽, 马建兵, 黄星榞, 贾棋, 徐春华, 张慧东, 陆颖
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  • 单分子荧光共振能量转移(smFRET)和磁镊(MT)技术目前广泛应用于研究分子马达.相较于常规技术,其具有高精度及动态观测的优点.本文研究对象为T7解旋酶,是六聚体解旋酶的典型代表.研究表明,这种解旋酶主要消耗脱氧胸苷三磷酸(dTTP)提供能量,且仅能沿着5'-3'单向进行行走和解旋工作.目前对于六聚体解旋酶的解旋和换链机制的认知仍然存在着诸多问题,因此本文主要以此作为切入点开展研究.首先通过运用smFRET技术研究T7解旋酶在不同DNA底物上的解旋现象,发现其需要3'-尾链参与到解旋工作中,但其为单链或双链结构并无明显区别;通过改变脱氧核糖核酸(DNA)序列中的GC含量,发现T7解旋酶随着序列中GC含量的升高会更容易在解旋过程中发生回退现象,导致解旋长度明显缩短;通过进一步分析发生回退先的实验数据,发现T7解旋酶除了可以瞬时回退到叉形DNA岔口或脱落外,还可以缓慢回退到叉形DNA岔口;运用MT技术研究该解旋酶,同样发现这种缓慢回退现象的存在.根据T7解旋酶解旋DNA遵循的单向性和极性,其只能沿着5'到3'方向进行行走和解旋.因此,本文推测这种缓慢回退的现象可能是解旋酶从5'-链转移至3'-链上,即发生换链过程;最后,本文提出了T7解旋酶在解旋过程中进行换链的模型,将有助于进一步理解环状六聚体解旋酶行使其功能的分子机制.
      通信作者: 张慧东, huidong.zhang@foxmail.com;yinglu@iphy.ac.cn ; 陆颖, huidong.zhang@foxmail.com;yinglu@iphy.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11674382)和国家科技部重点专项(批准号:2017YFC1002002)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-20
  • 修回日期:  2018-04-10
  • 刊出日期:  2018-06-05

单分子技术研究T7解旋酶的解旋与换链

    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11674382)和国家科技部重点专项(批准号:2017YFC1002002)资助的课题.

摘要: 单分子荧光共振能量转移(smFRET)和磁镊(MT)技术目前广泛应用于研究分子马达.相较于常规技术,其具有高精度及动态观测的优点.本文研究对象为T7解旋酶,是六聚体解旋酶的典型代表.研究表明,这种解旋酶主要消耗脱氧胸苷三磷酸(dTTP)提供能量,且仅能沿着5'-3'单向进行行走和解旋工作.目前对于六聚体解旋酶的解旋和换链机制的认知仍然存在着诸多问题,因此本文主要以此作为切入点开展研究.首先通过运用smFRET技术研究T7解旋酶在不同DNA底物上的解旋现象,发现其需要3'-尾链参与到解旋工作中,但其为单链或双链结构并无明显区别;通过改变脱氧核糖核酸(DNA)序列中的GC含量,发现T7解旋酶随着序列中GC含量的升高会更容易在解旋过程中发生回退现象,导致解旋长度明显缩短;通过进一步分析发生回退先的实验数据,发现T7解旋酶除了可以瞬时回退到叉形DNA岔口或脱落外,还可以缓慢回退到叉形DNA岔口;运用MT技术研究该解旋酶,同样发现这种缓慢回退现象的存在.根据T7解旋酶解旋DNA遵循的单向性和极性,其只能沿着5'到3'方向进行行走和解旋.因此,本文推测这种缓慢回退的现象可能是解旋酶从5'-链转移至3'-链上,即发生换链过程;最后,本文提出了T7解旋酶在解旋过程中进行换链的模型,将有助于进一步理解环状六聚体解旋酶行使其功能的分子机制.

English Abstract

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