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哈佛庄小威团队开拓新技术使测量DNA与蛋白质相互作用成为简单易行《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:19:49 阅读: 来源:煤气过滤器厂家

07-18

2019年7月17日,哈佛大学庄小威团队在Nature 在线发表题为"Rotation tracking of genome-processing enzymes using DNA origami rotors"的研究论文,该研究通过应用ORBIT跟踪RecBCD介导的DNA解旋,揭示了RecBCD启动的机制;当应用于RNAP的研究时,ORBIT允许研究人员在转录过程中观察单碱基对的旋转步骤。研究证明了DNA纳米技术在机械研究中扩增生物分子运动的能力。考虑到该方法的旋转跟踪功能仅需要标准荧光显微镜,并且折纸转子的结构特性可以轻松定制,ORBIT将在旋转测量和酶机制研究中有广泛的应用。结合使用外部电场操纵DNA折纸的能力,该方法可以进一步实现单分子力和扭矩光谱的高通量平台。

下丘脑控制着中重要的社会行为和稳态功能。然而,下丘脑细胞核的细胞结构,包括分子特性,空间组织和不同细胞类型的功能,却知之甚少。2018年11月1号,哈佛大学庄小威等人在Science 上在线发表了题为"Molecular, spatial and functional single-cell profiling of the hypothalamic preoptic region"的研究论文,该研究定义了在雄性和雌性小鼠的社会行为期间激活的特定神经元群体,为行为回路的研究提供了高分辨率框架(点击阅读);

2018年10月26号,哈佛大学庄小威等人在Science 上在线发表了题为"Super-resolution chromatin tracing reveals domains and cooperative interactions in single cells"的研究论文,该研究报告了一种超分辨率染色质追踪方法,对理解基因组结构在从增强子-启动子到基因组划分等多种生物学过程中的作用具有重要意义,有望揭示染色体组织结构的潜在机制和功能含义。

许多基因组处理反应,包括转录,复制和修复,都会产生DNA旋转。直接测量DNA旋转的方法,如转子珠跟踪,角度光学捕获和磁性镊子,有助于揭示一系列基因组加工酶的作用机制,包括RNA聚合酶(RNAP),gyrase,病毒DNA包装机器和DNA重组酶。尽管旋转测量有可能改变我们对基因组处理反应的理解,但测量DNA旋转仍然是一项艰巨的任务。现有方法的时间分辨率不足以跟踪在生理条件下由许多酶诱导的旋转,并且测量通量通常较低。

使用ORBIT进行单分子DNA旋转测量

在这里,研究人员介绍基于折纸转子的成像和跟踪(ORBIT),这种方法使用荧光标记的DNA折纸转子跟踪单分子水平的DNA旋转,时间分辨率为毫秒。研究人员使用ORBIT跟踪由RecBCD复合物(一种参与DNA修复的解旋酶)解开的DNA旋转以及RNAP的转录。

通过RNAP转录期间单个碱基对的DNA旋转和旋转步骤,由ORBIT检测

该研究描述了在RecBCD诱导的DNA解旋期间发生的一系列事件 - 包括起始,进行性易位,暂停和回溯 - 并且揭示了涉及可逆的ATP非依赖性DNA展开和RecB运动的参与的起始机制。在通过RNAP转录期间,研究人员直接观察到对应于单碱基对的解旋的旋转步骤。总而言之,研究人员设想ORBIT将能够研究蛋白质和DNA之间的广泛相互作用。

研究背景

许多基因组处理反应,包括转录,复制和修复,都会产生DNA旋转。直接测量DNA旋转的方法,如转子珠跟踪,角度光学捕获和磁性镊子,有助于揭示一系列基因组加工酶的作用机制,包括RNA聚合酶(RNAP),gyrase,病毒DNA包装机器和DNA重组酶。尽管旋转测量有可能改变我们对基因组处理反应的理解,但测量DNA旋转仍然是一项艰巨的任务。现有方法的时间分辨率不足以跟踪在生理条件下由许多酶诱导的旋转,并且测量通量通常较低。

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