研究者Stephen Levene和其博士研究生Massa Shoura 开发出了一种追踪DNA looping形成 的新型技术。
(Credit: Image courtesy of University of Texas at Dallas)
2012年8月15日 讯 /生物谷BIOON/ --在一项新的研究中,来自德州大学达拉斯分校的研究者揭示了他们使用荧光分子来标记DNA并且监视DNA的成环(DNA looping)过程,DNA成环是一种天然的生化机制,其过程可以重排不同类型细胞中的遗传物质。研究者的这种标记-跟踪(tag-track)的方法不仅仅解析了DNA成环的形成过程,而且或许为开发有效地抵御病毒核酸感染的新方法提供帮助。相关研究成果刊登在了近日的国际杂志Nucleic Acids Research上。
DNA 成环是分子生物学和基因表达过程中的一种重要的部分,但是截至到现在,很少研究者去进行研究,研究如何理解这项最为基本的生物过程。DNA 成环是一种常见的基因拼接机制。病毒产生的异源蛋白质常常寄存在其DNA分子的接头凹槽部位,这些蛋白质使得接头部位自动成环,然后在接头部位剪切断遗传物质。DNA成环的形成对于有机体来说异常重要,人类的DNA是线性的,但是其在人类细胞中发生DNA成环的可能性一直研究者研究着。
研究小组在其实验中使用了一种名为Cre的蛋白质,该蛋白质是由病毒产生,可以感染细菌,而且其可以产生DNA成环并且切除遗传物质。研究者使用这种蛋白质删除了实验动物的某些基因,随后研究者使用该蛋白质来研究人类疾病中某些基因的作用。
研究者Shoura分析出DNA片段,使其包含有Cre的对接位点,随后研究者将荧光标记分子插入到对接位点部位,通过使用荧光标记技术,研究者们可以成功观察到DNA环形成的每一步过程。这项研究不仅仅可以帮助我们理解基本的生物学和遗传学基础,而且或许可以开发出更为有效的治疗HIV感染的技术。
HIV在宿主细胞可以产生类似Cre的整合酶类,这种整合酶可以切割宿主细胞的DNA,并且将其DNA插入其中。研究者表示,他们的荧光标记技术也可以用于更多的实验中,来揭示HIV如何将自身的核酸插入到宿主细胞中。通过标记整个过程,研究者也可以检测干扰HIV整合酶的新型药物的药效发挥情况。(生物谷Bioon.com)
编译自:Scientists Use Light to 'Tag and Track' Genetic Processes
doi:10.1093/nar/gks430
PMC:
PMID:
Measurements of DNA-loop formation via Cre-mediated recombination
Massa J. Shoura1, Alexandre A. Vetcher1, Stefan M. Giovan1, Farah Bardai1, Anusha Bharadwaj1, Matthew R. Kessinger1 and Stephen D. Levene1,2,3,*
The Cre-recombination system has become an important tool for genetic manipulation of higher organisms and a model for site-specific DNA-recombination mechanisms employed by the λ-Int superfamily of recombinases. We report a novel quantitative approach for characterizing the probability of DNA-loop formation in solution using time-dependent ensemble Förster resonance energy transfer measurements of intra- and inter-molecular Cre-recombination kinetics. Our method uses an innovative technique for incorporating multiple covalent modifications at specific sites in covalently closed DNA. Because the mechanism of Cre recombinase does not conform to a simple kinetic scheme, we employ numerical methods to extract rate constants for fundamental steps that pertain to Cre-mediated loop closure. Cre recombination does not require accessory proteins, DNA supercoiling or particular metal-ion cofactors and is thus a highly flexible system for quantitatively analyzing DNA-loop formation in vitro and in vivo.