研究者Stephen Levene和其博士研究生Massa Shoura 開發(fā)出了一種追蹤DNA looping形成 的新型技術(shù),。
(Credit: Image courtesy of University of Texas at Dallas)
2012年8月15日 訊 /生物谷BIOON/ --在一項新的研究中,，來自德州大學(xué)達(dá)拉斯分校的研究者揭示了他們使用熒光分子來標(biāo)記DNA并且監(jiān)視DNA的成環(huán)（DNA looping）過程,，DNA成環(huán)是一種天然的生化機(jī)制,，其過程可以重排不同類型細(xì)胞中的遺傳物質(zhì),。研究者的這種標(biāo)記-跟蹤（tag-track）的方法不僅僅解析了DNA成環(huán)的形成過程,，而且或許為開發(fā)有效地抵御病毒核酸感染的新方法提供幫助,。相關(guān)研究成果刊登在了近日的國際雜志Nucleic Acids Research上。
DNA 成環(huán)是分子生物學(xué)和基因表達(dá)過程中的一種重要的部分,，但是截至到現(xiàn)在,，很少研究者去進(jìn)行研究，研究如何理解這項最為基本的生物過程,。DNA 成環(huán)是一種常見的基因拼接機(jī)制,。病毒產(chǎn)生的異源蛋白質(zhì)常常寄存在其DNA分子的接頭凹槽部位，這些蛋白質(zhì)使得接頭部位自動成環(huán),，然后在接頭部位剪切斷遺傳物質(zhì)。DNA成環(huán)的形成對于有機(jī)體來說異常重要,，人類的DNA是線性的,，但是其在人類細(xì)胞中發(fā)生DNA成環(huán)的可能性一直研究者研究著,。
研究小組在其實驗中使用了一種名為Cre的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)是由病毒產(chǎn)生,，可以感染細(xì)菌,，而且其可以產(chǎn)生DNA成環(huán)并且切除遺傳物質(zhì)。研究者使用這種蛋白質(zhì)刪除了實驗動物的某些基因,，隨后研究者使用該蛋白質(zhì)來研究人類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的對接位點,，隨后研究者將熒光標(biāo)記分子插入到對接位點部位,，通過使用熒光標(biāo)記技術(shù)，研究者們可以成功觀察到DNA環(huán)形成的每一步過程,。這項研究不僅僅可以幫助我們理解基本的生物學(xué)和遺傳學(xué)基礎(chǔ),，而且或許可以開發(fā)出更為有效的治療HIV感染的技術(shù)。
HIV在宿主細(xì)胞可以產(chǎn)生類似Cre的整合酶類,，這種整合酶可以切割宿主細(xì)胞的DNA,，并且將其DNA插入其中。研究者表示,，他們的熒光標(biāo)記技術(shù)也可以用于更多的實驗中,，來揭示HIV如何將自身的核酸插入到宿主細(xì)胞中。通過標(biāo)記整個過程,，研究者也可以檢測干擾HIV整合酶的新型藥物的藥效發(fā)揮情況,。（生物谷Bioon.com）
編譯自：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.
