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1、生化与分子生物学 技术原理曹凯鸣复旦大学生命科学学院2006年11月第一章核酸的基本结构和性质一.基本的化学组成经不同程度水解可获得核酸各种组成部分核苷酸nucleotideNt核苷nucleosideNs碱基嘌呤purinePu嘧啶pyrimidinePy碱基三字符号AdeCytGuaThyUraNs单字符号(d)ACGTUNs,Nt,oligoNts中均为D-戊糖碱基可异构化异构平衡仅H原子位置变化UV,NMR分析生理pH条件下,5种碱基99.99%以氨基与酮式存在。酮式烯醇式氨基亚胺N-糖苷键C1与嘧啶N1连接C1与嘌呤N9连接ol
2、igo表示法polyU均聚物poly(dA-dT)交替排列poly(dA·dT)随机排列polyA·2polyU按1:2结合成复合物(三链)抗生素第二信使嘌呤霉素细胞激动素能源库辅酶二.糖环的折叠形式构型(configuration)共价化合物中,各个原子在空间的相对排列关系。构型的改变涉及到共价键破坏核酸中核糖仅一种构型：β-D型构象(conformation)化合物内可以自由转动的单键上的原子或基团,绕单键旋转或随单键扭转,产生几种不同的空间排列形式。构象的改变并不伴随共价键的破坏核酸中的核糖有多种构象核糖的五员环不处于一个平面，C1
3、，，O，和C4’三个原子在一个平面上，C2’或/和C3’偏离此平面，使核糖产生不同的构象。•内式构象(endo)偏离平面的方向和C5’同向•外式构象(exo)偏离平面的方向和C5’反向1.信封式(Envelope,E)糖环的C2’或C3’1个原子偏离平面的折叠C2’-endo(2E)C3’-endo(3E)C2’-exo(E2)C3’-exo(E3)内式外式侧视图2.扭转式(Twist,T)糖环的C2’和C3’两个原子都偏离糖平面,而且取方向相反的折叠。两个原子偏离糖平面的程度可以相等或不等C2’-endo-C3’-exoC2’-exo-
4、C3’-endo侧视图•存在溶液:Nt,NsC2’-endo~C3’-endoDNA:B-DNAC2’-endoA-DNA(RNA)C3’-endoZ-DNA胞苷(C)C2’-endo(反式）鸟苷(G)C3’-endo（顺式）(B-formdoubleDNA)(A-formdoubleDNA)三.核苷的顺反构象(syn-anti构象)核糖和碱基以N-糖苷键连接成核苷，核苷中碱基平面绕糖苷键旋转形成核苷的顺反构象。扭转角决定核苷的构象•存在溶液:顺反式可互换结晶:顺反式不可互换C2’-endoC3’-endo四.核酸的修饰成分及甲基化194
5、8年小牛胸腺DNA分离m5dC特点:•原有成分的衍生物•含量少(百分之几~万分之几)•主要化学键不变1.修饰碱基60余种UraAdeGuaCytThy25171262•碱基上原子被其他基团取代mpom……•AA衍生物Base-CO-NH-AA•糖衍生物Base-CH2OH-糖(6C)•非嘌呤,嘧啶衍生物(tRNA)W异丙烯GuatRNAanticodon3’邻位Q7-去N-GuatRNAanticodon摆动位2.修饰核糖RNAC2’-OH甲基化(Nm)抗水解(Rnase,[OH¯])二聚体NmpNp3.糖苷键不同假尿苷ψ(tRNArRN
6、A)C5-C1’糖苷键4.修饰符号m1Am7GCmΨmm2Gm3G22.2.75.分布a.RNA~70•mRNA(hnRNAmRNA)5’-Cap:m7GNm分子内:m6Am5C•rRNA原核m5C真核NmmNΨ高度修饰成分(m1ncp3Ψ)Helacell28SrRNA65Nm(70)18SrRNA40Nm6mN•tRNA60余种分布在环区anticodonloop高度修饰QW•SnRNAuRNA5’-endCapm3G2.2.7•稀有碱基的形成酶催化-CH3碱基交换QtRNA鸟嘌呤糖苷转移酶G34(tRNA)Q34(tRNA)QGua
7、N-糖苷键打断、重建b.DNA•~10种甲基化•形成合成时om5dC参入phageT2.4.6合成后甲基化m5dCm6dAm4dCDNA甲基化酶S-腺苷甲硫氨酸（甲基供体）6.甲基化与基因表达a.原核生物DNA甲基化•限制修饰系统•DNA甲基化与复制E.colidamG*ATCdcmC*CA/TGG完全甲基化oriC复制活性半甲基化oriC抑制复制活性oriC,dna甲基化速度与复制循环半甲基化oriC与膜结合抑制复制(抑制剂)*dam–半甲基化产物积累b.真核生物DNA甲基化•甲基化在两条链上,对称分布真核生物5’-mCpG-3’植物5
8、’-mCNG-3’dCmdC影响DNA-蛋白质相互作用•甲基化格式具有组织专一性patternofmethylation格式变化:配子发生时期,胚胎发育早期,病毒感染格式维持:DNA甲基化酶维
