Mobile Genetic Elements 2:6, 267-271; November/December, 2012; ? 2012 Landes Bioscience
LETTER TO THE EDITOR
LETTER TO THE EDITOR
GAA repeats were shown to be the most unstable trinucleotide repeats in the pri-mates genome evolution by comparison of orthologous human and chimp loci.2 The instability of the GAA repeat in the first intron of the frataxin gene X25 is particu-larly well studied since it causes an inher-ited disorder, Friedreich ataxia (FRDA).3-6 I n Friedreich ataxia, once the length of the GAA repeat inside the frataxin gene (FXN GAA) reaches a certain threshold, the combined probability of its expan-sions and deletions in progeny of affected parents is about 85%.7 Deletions and con-tractions of the repeat in intergenerational transmissions can reach hundreds of base pairs.7 However, the FXN GAA repeat is much more stable in somatic cells.8 I t is relatively stable in blood, but shows some instability in dorsal root ganglia,9 which is responsible for some of the neurodegen-erative symptoms of Friedreich ataxia.5 GAA repeats were shown to be stable in FRDA fibroblasts cell lines and neuronal stem cells.10
The question why the FXN GAA repeat is so much more stable in somatic cells than in intergenerational transmis-sions remains open. Recent studies in FRDA iPSCs that are closer to embryonic cells than somatic cells models, showed expansions of the GAA repeat with 100% probability.10,11 It is intriguing that all cells Complexes between two GAA repeats within DNA introduced into Cos-1 cells
Maria M. Krasilnikova
Pennsylvania State University; University Park, PA USA
Keywords: replication, GAA repeat, Friedreich ataxia, genome instability, chromatin
Correspondence to: Maria M. Krasilnikova; Email: muk19@https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html, Submitted: 10/08/12; Revised: 12/09/12; Accepted: 12/10/12https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.4161/mge.23194in the iPSC cell lines that were analyzed were synchronously adding about two GAA repeats in each replication.
The studies focused on the FXN GAA repeat provided many valuable insights; however, human genome contains many other GAA repeats: the human X chro-mosome, for instance, contains 44 GAA stretches with more than 100 repeats in each. About 30 GAA repeats were detected on the chromosome 4.12 GAA repeats mostly originated from the 3' end of the poly A associated with Alu elements.13
I t is not known what makes repeats with the GAA motif most unstable com-pared with other trinucleotide repeats. It is possible that GAA repeats instability is caused by their ability to form non-B DNA structures. In vitro, GAA repeats can form triplexes,14,15 and sticky DNA structures.16 At the same time, hairpins 17 and paral-lel duplexes 18 have also been observed. When transcription is going through a GAA repeat, it can also form an R-loop, a DNA-RNA complex that leaves one of the complementary strands single-stranded.19 However, it is unclear whether these struc-tures indeed form in mammalian cells. If we assume that the instability of the GAA repeat is indeed associated with the struc-ture formation, it is still unclear why the structures would form in early embryo-genesis when the GAA expansion event in Friedriech ataxia is believed to occur,7 and do not form in somatic cells where the GAA repeat was shown to be more stable. I n our recent study, we hypothesize that the differences in chromatin structure are at least partially responsible for the differ-ences in the GAA repeats stability.1
The propensity of GAA repeat to form a triplex structure may strongly depend on the structure of chromatin at the repeat and surrounding area.1 Consistent with other studies, we observed that formation of chromatin at an SV40-based plasmid introduced into mammalian cells occurs gradually: 8 h after transfection there are only occasional nucleosomes at the plas-mid, while by 72 h the nucleosome struc-ture is already regular.20 Our analysis of replication stalling at the repeat revealed that the repeat affects replication only in the first replication cycle, when chromatin is still at the formation stage. We believe that replication stalling at GAA is caused by a triplex structure that the GAA repeat adopts during transfection or inside the cell. In the subsequent replication cycles, replication was completely unaffected by the presence of the repeat, which is likely to be due to the inhibition of triplex for-mation by tight chromatin packaging.1
Here we show the data that strengthen our previous observations and extend it to one more structure: a complex between
We have recently shown that GAA repeats severely impede replication elongation during the first replication cycle of transfected DNA wherein the chromatin is still at the formation stage.1 Here we extend this study by showing that two GAA repeats located within the same plasmid in the direct orientation can form complexes upon transient transfection of mammalian Cos-1 cells. However, these complexes do not form in DNA that went through several replication rounds in mammalian cells. We suggest that formation of such complexes in mammalian genomes can contribute to genomic instability.
We studied replication of several SV40-based plasmids that contained two (GAA)57 repeats located at different posi-tions in Cos-1 cells (Figs. 1–3). I n each case, the cells were transiently transfected with 1 μg of each plasmid, and replication intermediates were isolated after about 30 h. This allowed us to observe replica-tion arcs that resulted from the plasmids that replicated for more than two rounds. However, some residual amount of the first replication cycle arcs can also be registered. Replication stalling at GAA repeats only occurs during the first repli-cation cycle of an SV40-based plasmid,1 hence we did not observe it in our system.For each of the plasmids, and for all patterns of restriction digests that we studied, we observed complexes between the two (GAA)57 repeats (indicated by red arrows in each of the figures). The migration of those complexes was differ-ent depending on the digest pattern, so the complexes were at different positions in 2D gel patterns, in agreement with our expectations based on their shapes.
We did not observe replication stalling associated with these complexes. When this complex is formed, it migrates signifi-cantly slower on 2D gels; the replication of plasmids that contain such complexes should result in an extra replication arc originating from the complex position. However, the number of molecules that form this complex is significantly lower than the overall number of plasmids, and there may be not enough material to observe their replication.
For the situation when the two GAA repeats were located in two different frag-ments upon PvuI digest (Fig. 1), we showed that the spot 3 (Fig. 1D ) (also indicated by an arrow in Fig. 1A ) con-tains both fragments: the spot hybridized to the probes corresponding to either of them (Fig. 1A and B ). However, the com-plex appears at the position that migrates slower than unreplicated plasmid in the second dimension upon AflI I I and ScaI digest when both repeats belong to the same fragment (Fig. 2). We suggest that this fragment contains a loop generated by the interaction between the two GAA repeats (Fig. 2C ) that slows it down in the second dimension, and has little effect on the mobility in the first dimension since
The method of two-dimensional elec-trophoresis 22,23 allowed us to analyze the replication progression through a DNA fragment containing two GAA repeats. In this method, the replication intermediates are isolated under non-denaturing condi-tions, digested by a restriction enzyme, and separated on two consecutive gel runs in perpendicular directions. The first direction runs in 0.4% agarose (that separates mostly by mass), and the second direction runs in 1% agarose (that sepa-rates by both mass and shape of a DNA molecule).
two GAA stretches. Two GAA repeats has been shown to readily form complexes, such as “sticky DNA,” in vitro,16 but it is not obvious whether it can also form inside the mammalian cells. The sticky DNA requires more than one GAA stretch to form.21 We studied the interaction of two GAA repeats located within the same plas-mid, but since the human genome contains at least several hundreds of long GAA motif repeats,12,13 this structure can theoretically form in the genomic environment as well. However, more experiments are needed to detect its formation in genome.
Figure 1. A complex between two (GAA)57 repeats within the same plasmid. Plasmid replication intermediates were isolated from Cos-1 cells 30 h after transient transfection. Intermediates were digested by restriction enzymes indicated in the plasmid maps, and separated by two-dimension-al neutral-neutral agarose gel electrophoresis as described previously.1 The gel was transferred to a nylon membrane and hybridized to one of the probes indicated in the plasmid maps as green lines. A position of the complex at the 2D gel pattern depends on the restriction digest of the replication intermediates (indicated by a red arrow). (A ) Two-dimensional electrophoresis of replication intermediates digested by PvuII that places each repeat within a separate fragment. The membrane was hybridized with probe 1 indicated in (C ). The names of the plasmids GAAGAA, GAACTT, etc., reflect the orientation of the GAA repeats within the plasmid (GAAGAA means that the two GAA stretches are in the direct orientation). (B ) The same membrane was stripped of probe 1, and re-hybridized with probe 2 (C ). (C ) The scheme of the plasmid that was used in the experiment in (A and B ). Two different fragments that resulted from the PvuII digest are shown in red and blue. The positions of GAA repeats are shown in black. They can be in the direct or the reverse orientations in this plasmid. (D ) The scheme of the 2D gel in (A ). Spot 1: unreplicated blue fragment, spot 2: unreplicated red fragment that appears because of the cross-contamination of probe 1 with probe 2 due to their preparation from the same plasmid with a restriction digest. Spot 3: a complex between the red and the blue fragments. Spikes 3-2 and 3-4 may result from double-stranded breaks in the plasmid during transfection that make one of the arms of the complex in spot 3 shorter.
it has the same mass as the unreplicated fragment.
The complexes formed only when the two GAA stretches were positioned on a plasmid as direct repeats (GAAGAA and CTTCTT in the plasmid names). The inverted repeats GAACTT and CTTGAA did not form complexes as shown in Figures 1 and 2. This is in agreement with the sticky DNA formation in supercoiled plasmids containing two GAA repeats that has been previously shown in vitro.16 In sticky DNA, the two GAA strands that are in the antiparallel orientation, and the CTT strand, form a stable complex stabilized by Mg2+-dependent reverse-Hoogsteen triads. However, the sticky DNA complex fell apart upon heating in the presence of EDTA, which removes the Mg2+ ions necessary for its stability,16 while we did not detect any changes in spot 3 upon heating the intermediates with EDTA (Fig. 3B). We suggest that in our case the complex may be different from the canonical sticky DNA. It may be based on Hoogsteen base pairing where the Mg2+ is not needed and a slightly acidic pH has a stabilizing effect.24 It has been shown that this type of structure forms within long GAA stretches in vitro even at a pH that is close to neutral.15 We also cannot exclude that the complexes are hemicatenated molecules connected at GAA repeats with Watson-Crick pairing.25
The complexes between the two GAA repeats persisted only until the plasmids went through one replication round. DpnI restriction enzyme is a frequent-cutter that digests all DNA that contains strands syn-thesized in bacteria: it cleaves DNA that is methylated at GATC by dam methyl-ase, which is only present in bacteria, but not in mammalian cells. Extensive DpnI digest that we performed, cleaved the ini-tial DNA used in transfection, as well as the products of the first replication cycle
A complex between the two repeats within the same fragment slow down its progres-sion in the second dimension of the 2D gel. The same plasmid as in the Figure 1 was used in this experiment, however, they were digested with different enzymes. (A) Replication intermediates were digested with AflIII and ScaI, placing both repeats within the same fragment. The complex of two GAA repeats results in a slowly migrating structure that is shown by a red arrow. (B) A map of the digest of the same plasmid as in Figure 1 with restriction enzymes ScaI and AflIII. Here both of the repeats are located within the same fragment shown in blue. (C) The scheme of the 2D gel in . Spots 1 and 2 are the same as in Figure 1D. Spot 3: a looped intermediate that resulted from the interaction of the two GAA repeats.
A complex between the two GAA repeats does not form in plasmids that went through more than two replication rounds in mammalian
cells. Two-dimensional gels of replication intermediates of a plasmid containing two (GAA)
57 repeats were obtained as described in the Figure 1
) Two-dimensional gel of replication intermediates digested by AflIII (placing the two repeats at two different fragments). A red arrow indi-cates the position of the complex between the two GAA-containing fragments. (B) The same replication intermediates were incubated at 80°C in the presence of 10 mM EDTA for 10 min; the pattern of the 2D gel did not change. (C) The same intermediates were additionally digested with
10 units of DpnI for 2 h prior to loading. The spot at the position indicated by an arrow in Figure 1 A is not present in this picture. An additional spot that appeared in this pattern is likely not a part of the pattern, and is probably due to some contamination. (D) A map of the plasmid that was used in
Figure 1A and B. Spot 1, unreplicated blue fragment; spot 2, unreplicated red fragment (which appeared due to contamination of probe 1 with other plasmid sequences). Spot 3, a complex between the blue and the red fragments. A very faint duplicate Y arc from replication of the second fragment originates from spot 2. The spikes originating from spot 3 can be interpreted the same way as
11. Ku S, Soragni E, Campau E, Thomas EA, Altun G, Laurent LC, et al. Friedreich’s ataxia induced plu-ripotent stem cells model intergenerational GAA·TTC triplet repeat instability. Cell Stem Cell 2010; 7:631-7; PM I D:21040903; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1016/j.stem.2010.09.014.12. Siedlaczck I , Epplen C, Riess O, Epplen JT. Simple repetitive (GAA)n loci in the human genome. Electrophoresis 1993; 14:973-7; PM I D:7907288; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1002/elps.11501401155.13. Chauhan C, Dash D, Grover D, Rajamani J, Mukerji
M. Origin and instability of GAA repeats: insights from
Alu elements. J Biomol Struct Dyn 2002; 20:253-63;
PMID:12354077; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1080/0739110
2.2002.10506841.
14. Gacy AM, Goellner GM, Spiro C, Chen X, Gupta G, Bradbury EM, et al. GAA instability in Friedreich’s
Ataxia shares a common, DNA-directed and intraal-lelic mechanism with other trinucleotide diseases. Mol
Cell 1998; 1:583-93; PMI D:9660942; http://dx.doi.
org/10.1016/S1097-2765(00)80058-1.
15. Potaman VN, Oussatcheva EA, Lyubchenko YL, Shlyakhtenko LS, Bidichandani SI, Ashizawa T , et al.
Length-dependent structure formation in Friedreich ataxia (GAA)n*(TTC)n repeats at neutral pH. Nucleic
Acids Res 2004; 32:1224-31; PMID:14978261; http://
https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1093/nar/gkh274.
16. Sakamoto N, Chastain PD, Parniewski P , Ohshima
K, Pandolfo M, Griffith JD, et al. Sticky DNA: self-association properties of long GAA.TTC repeats in
R.R.Y triplex structures from Friedreich’s ataxia. Mol
Cell 1999; 3:465-75; PMID:10230399; http://dx.doi.
org/10.1016/S1097-2765(00)80474-8.
17. Heidenfelder BL, Makhov AM, Topal MD. Hairpin
formation in Friedreich’s ataxia triplet repeat expansion.
J Biol Chem 2003; 278:2425-31; PMI D:12441336;
https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1074/jbc.M210643200.
18. LeProust EM, Pearson CE, Sinden RR, Gao X. Unexpected formation of parallel duplex in GAA and TTC trinucleotide repeats of Friedreich’s ataxia. J Mol
Biol 2000; 302:1063-80; PM D:11183775; http://
https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1006/jmbi.2000.4073.
19. McIvor EI, Polak U, Napierala M. New insights into repeat instability: role of RNA?DNA hybrids. RNA
Biol 2010; 7:551-8; PMI D:20729633; http://dx.doi.
org/10.4161/rna.7.5.12745.
20. Chandok GS, Kapoor KK, Brick RM, Sidorova JM, Krasilnikova MM. A distinct first replication cycle
of DNA introduced in mammalian cells. Nucleic
Acids Res 2011; 39:2103-15; PMID:21062817; http://
https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1093/nar/gkq903.
21. Sakamoto N, Ohshima K, Montermini L, Pandolfo M, Wells RD. Sticky DNA, a self-associated complex
formed at long GAA*TTC repeats in intron 1 of the
frataxin gene, inhibits transcription. J Biol Chem
2001; 276:27171-7; PMI D:11340071; http://dx.doi.
org/10.1074/jbc.M101879200.
22. Krasilnikova MM, Mirkin SM. Analysis of triplet
repeat replication by two-dimensional gel electro-phoresis. Methods Mol Biol 2004; 277:19-28;
PMID:15201446.
23. Friedman KL, Brewer BJ. Analysis of replication
intermediates by two-dimensional agarose gel elec-trophoresis. Methods Enzymol 1995; 262:613-27; PM I D:8594382; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1016/0076-6879(95)62048-6.
24. Frank-Kamenetskii MD, Mirkin SM. T riplex DNA structures. Annu Rev Biochem 1995; 64:65-95; PM D:7574496; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1146/annurev.bi.64.070195.000433.25. Lucas I
, Hyrien O. Hemicatenanes form upon inhibition of DNA replication. Nucleic Acids Res 2000; 28:2187-93; PM D:10773090; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1093/nar/28.10.2187.26. McLay DW, Clarke HJ. Remodelling the paternal chromatin at fertilization in mammals. Reproduction 2003; 125:625-33; PM D:12713425; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1530/rep.0.1250625.
because they contain one strand synthe-sized in bacteria.
The replication intermediates digested with DpnI did not contain the spot 3, cor-responding to the complex between two GAA stretches (Fig. 3C ). We suggest that the absence of the complex is due to the chromatin coverage of the plasmid that accompanies replication. This is similar to our observation that GAA repeats only block replication during the first replica-tion round, until the chromatin is formed. The replication blockage that we have pre-viously observed is consistent with forma-tion of a triplex that occurs in transfected DNA only prior to nucleosome cover-age.1 Here, the complex between the two (GAA)57 repeats also occurred only with-out the chromatin structure. The absence of the complex in replicated DNA also shows that the complexes that we observe are not an artifact of the isolation and sub-sequent treatment of our intermediates, since then they would exist in at least some fraction of the replicated DNA as well.The question remains whether the non-B DNA structures can form within GAA repeats in mammalian cells since their formation requires DNA stretches that are not folded in chromatin. A win-dow when these complexes can form during development is the spermatogen-esis when the maturing sperm chromatin changes from nucleosome- to protamine-bound assembly.26 Another opportunity to form complexes comes when the chroma-tin of a sperm and an egg restructure after the fusion of the gamets.26,27 This is asso-ciated with degradation of protamines and nucleosome deposition, as the zygote DNA may lack a compact chromatin structure.28 It should be noted that the expansions in Friedreich ataxia were traced to the early divisions of the zygote.7
An opportunity for the complexes to form may also exist in cancer cells. It is known that some regions of their genome are overmethylated and convert in hetero-chromatin, while other regions are under-methylated, which may promote a loose chromatin packaging.29,30
It is not clear whether the two-repeats complexes would compete with triplex structure formation within each individ-ual (GAA)57 repeat. It is possible that both of them exist and contribute to overall
genomic instability. However, a separate study is necessary to determine whether these structures indeed have a biological role.
Disclosure of Potential Conflicts of Interest
No potential conflicts of interest were
disclosed.Acknowledgments This study was supported by NI H grant GM087472, and research grant from Friedreich’s Ataxia Research Alliance to
MMK.References 1. Chandok GS, Patel MP , Mirkin SM, Krasilnikova MM.
Effects of Friedreich’s ataxia GAA repeats on DNA
replication in mammalian cells. Nucleic Acids Res
2012; 40:3964-74; PM D:22262734; http://dx.doi.
org/10.1093/nar/gks021.
2. Kelkar YD, Tyekucheva S, Chiaromonte F , Makova
KD. The genome-wide determinants of human
and chimpanzee microsatellite evolution. Genome
Res 2008; 18:30-8; PMI D:18032720; http://dx.doi.
org/10.1101/gr.7113408.3. Sharma R, Bhatti S, Gomez M, Clark RM, Murray
C, Ashizawa T, et al. The GAA triplet-repeat sequence
in Friedreich ataxia shows a high level of somatic
instability in vivo, with a significant predilection for
large contractions. Hum Mol Genet 2002; 11:2175-87; PM I D:12189170; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1093/
hmg/11.18.2175.
4. Pandolfo M. The molecular basis of Friedreich
ataxia. Adv Exp Med Biol 2002; 516:99-118;
PM D:12611437; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1007/978-1-4615-0117-6_5.
5. Pandolfo M. Friedreich ataxia. Arch Neurol 2008;
65:1296-303; PM I D:18852343; http://dx.doi.
org/10.1001/archneur.65.10.1296.6. Campuzano V, Montermini L, Moltò MD, Pianese
L, Cossée M, Cavalcanti F , et al. Friedreich’s ataxia:
autosomal recessive disease caused by an intronic GAA
triplet repeat expansion. Science 1996; 271:1423-7; PM I
D:8596916; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1126/sci-ence.271.5254.1423.
7. De Michele G, Cavalcanti F , Criscuolo C, Pianese L,
Monticelli A, Filla A, et al. Parental gender, age at birth
and expansion length influence GAA repeat intergener-ational instability in the X25 gene: pedigree studies and
analysis of sperm from patients with Friedreich’s ataxia.
Hum Mol Genet 1998; 7:1901-6; PMI D:9811933; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1093/hmg/7.12.1901.
8. De Biase I , Rasmussen A, Monticelli A, Al-Mahdawi
S, Pook M, Cocozza S, et al. Somatic instability of the
expanded GAA triplet-repeat sequence in Friedreich ataxia progresses throughout life. Genomics 2007;
90:1-5; PMID:17498922; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1016/j.
ygeno.2007.04.001.
9. De Biase I , Rasmussen A, Endres D, Al-Mahdawi S,
Monticelli A, Cocozza S, et al. Progressive GAA expan-sions in dorsal root ganglia of Friedreich’s ataxia patients.
Ann Neurol 2007; 61:55-60; PMID:17262846; http://
https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1002/ana.21052.
10. Du J, Campau E, Soragni E, Ku S, Puckett JW,
Dervan PB, et al. Role of mismatch repair enzymes
in GAA·TTC triplet-repeat expansion in Friedreich
ataxia induced pluripotent stem cells. J Biol Chem
2012; 287:29861-72; PMID:22798143; http://dx.doi.
org/10.1074/jbc.M112.391961.
29. Watanabe Y, Maekawa M. Methylation of DNA
in cancer. Adv Clin Chem 2010; 52:145-67; PM D:21275343; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1016/S0065-2423(10)52006-7.
30. Kulis M, Esteller M. DNA methylation and cancer.
Adv Genet 2010; 70:27-56; PMID:20920744; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1016/B978-0-12-380866-0.60002-2.
27. Spinaci M, Seren E, Mattioli M. Maternal chromatin
remodeling during maturation and after fertilization in mouse oocytes. Mol Reprod Dev 2004; 69:215-21; PM I
D:15293223; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1002/mrd.20117.
28. I mschenetzky M, Puchi M, Gutierrez S, Montecino
M. Sea urchin zygote chromatin exhibit an unfolded nucleosomal array during the first S phase. J Cell Biochem 1995; 59:161-7; PM D:8904310; https://www.doczj.com/doc/cf10545807.html,/10.1002/jcb.240590205.
分子生物学试题及答案 一、名词解释 1．cDNA与cccDNA：cDNA是由mRNA通过反转录酶合成的双链DNA；cccDNA是游离于染色体之外的质粒双链闭合环形DNA。 2．标准折叠单位：蛋白质二级结构单元α－螺旋与β－折叠通过各种连接多肽可以组成特殊几何排列的结构块，此种确定的折叠类型通常称为超二级结构。几乎所有的三级结构都可以用这些折叠类型，乃至他们的组合型来予以描述，因此又将其称为标准折叠单位。 3．CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ） 4．回文序列：DNA片段上的一段所具有的反向互补序列，常是限制性酶切位点。 5．micRNA：互补干扰RNA或称反义RNA，与mRNA序列互补，可抑制mRNA的翻译。 6．核酶：具有催化活性的RNA，在RNA的剪接加工过程中起到自我催化的作用。 7．模体：蛋白质分子空间结构中存在着某些立体形状和拓扑结构颇为类似的局部区域 8．信号肽：在蛋白质合成过程中N端有15~36个氨基酸残基的肽段，引导蛋白质的跨膜。 9．弱化子：在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。 10．魔斑：当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表达。产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp）。PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。 11．上游启动子元件：是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列，-10区的TATA、-35区的TGACA 及增强子，弱化子等。 12．DNA探针：是带有标记的一段已知序列DNA，用以检测未知序列、筛选目的基因等方面广泛应用。13．SD序列：是核糖体与mRNA结合序列，对翻译起到调控作用。 14．单克隆抗体：只针对单一抗原决定簇起作用的抗体。 15．考斯质粒：是经过人工构建的一种外源DNA载体，保留噬菌体两端的COS区，与质粒连接构成。16．蓝-白斑筛选：含LacZ基因（编码β半乳糖苷酶）该酶能分解生色底物X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷)产生蓝色，从而使菌株变蓝。当外源DNA插入后，LacZ基因不能表达，菌株呈白色，以此来筛选重组细菌。称之为蓝-白斑筛选。 17．顺式作用元件：在DNA中一段特殊的碱基序列，对基因的表达起到调控作用的基因元件。18．Klenow酶：DNA聚合酶I大片段，只是从DNA聚合酶I全酶中去除了5’→3’外切酶活性 19．锚定PCR：用于扩增已知一端序列的目的DNA。在未知序列一端加上一段多聚dG的尾巴，然后分别用多聚dC和已知的序列作为引物进行PCR扩增。 20．融合蛋白：真核蛋白的基因与外源基因连接，同时表达翻译出的原基因蛋白与外源蛋白结合在一起所组成的蛋白质。 二、填空 1． DNA的物理图谱是DNA分子的（限制性内切酶酶解）片段的排列顺序。 2． RNA酶的剪切分为（自体催化）、（异体催化）两种类型。 3．原核生物中有三种起始因子分别是（IF-1）、（IF-2）和（IF-3）。 4．蛋白质的跨膜需要（信号肽）的引导，蛋白伴侣的作用是（辅助肽链折叠成天然构象的蛋白质）。5．启动子中的元件通常可以分为两种：（核心启动子元件）和（上游启动子元件）。 6．分子生物学的研究内容主要包含（结构分子生物学）、（基因表达与调控）、（DNA重组技术）三部分。7．证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是（肺炎球菌感染小鼠）、（ T2噬菌体感染大肠杆菌）这两个实验中主要的论点证据是：（生物体吸收的外源DNA改变了其遗传潜能）。 8．hnRNA与mRNA之间的差别主要有两点：（hnRNA在转变为mRNA的过程中经过剪接，）、 （mRNA的5′末端被加上一个m7pGppp帽子，在mRNA3′末端多了一个多聚腺苷酸(polyA)尾巴）。 9．蛋白质多亚基形式的优点是（亚基对DNA的利用来说是一种经济的方法）、（可以减少蛋白质合成过程中随机的错误对蛋白质活性的影响）、（活性能够非常有效和迅速地被打开和被关闭）。 10．蛋白质折叠机制首先成核理论的主要内容包括（成核）、（结构充实）、（最后重排）。 11．半乳糖对细菌有双重作用；一方面（可以作为碳源供细胞生长）；另一方面（它又是细胞壁的成分）。所以需要一个不依赖于cAMP—CRP的启动子S2进行本底水平的永久型合成；同时需要一个依赖于cAMP—CRP的启动子S1对高水平合成进行调节。有G时转录从（ S2）开始，无G时转录从（ S1）开
硕士研究生分子生物学复习（JUJU） 一、名词解释 1. 基因（gene）：是指核酸分子中贮存遗传信息的遗传单位，是指贮存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列。 2. 基因组（genome）:是指细胞或生物体中，一套完整单倍体的遗传物质的总和。基 因组的结构主要指不同的基因功能区域在核酸分子中的分布和排列情况，基因组的功能 是储存和表达遗传信息。 3. 基因家族（gene family）:是指核苷酸序列或编码产物的结构具有一定程度同源性的一组基因。同一个家族的基因成员是由同一祖先基因进化而来。 4?假基因（pseudogene）：在多基因家族中，某些成员并不能表达出有功能的产物，这些基因称为假基因，用书表示。假基因与有功能的基因同源，原来也可能是有功能的基因，由于缺失、倒位或点突变等原因失去活性，成为无功能的基因，它们或者不能转录，或者转录后生成无功能的异常多肽。 5. 质粒（plasmid ）:是存在于细菌细胞质中的一类独立于染色体的遗传成分，它是由 环形双链DNA组成的复制子。质粒DNA分子可以持续稳定的处于染色体外的游离状态，但在一定条件下又会可逆的整合到宿主染色体上，随染色体的复制而复制，并通过细胞 分裂传递到后代。 6. 基因超家族（gene superfamily ）:是指一组由多基因家族及单基因组成的更大的基因 家族。它们的结构有程度不等的同源性，可能是由于基因扩增后又经过结构上的轻微改变，因此它们可能都起源于相同的祖先基因。但是它们的功能并不一定相同，这一点正 是与多基因家族的差别。这些基因在进化上也有亲缘关系，但亲缘关系较远。如免疫球蛋白超家族。 7. 卫星DNA（satellite DNA ）为非编码区串联重复序列。通常存在于内含子和间隔DNA 内。重复次数从数次至数百次，甚至几十万次，串联重复单位从最短的2bp起，长短 不等。这类重复顺序组成卫星DNA的基础。可分为三类：大/小/微卫星DNA。8.基因多态性：是指由于等位基因间在特定位点上DNA序列存在差异造成的，一般发生在基因序列中不编码蛋白质的区域和没有重要调节功能的区域。 9. 操纵子（operator）:是阻遏蛋白识别与结合的一小段DNA序列，转录过程存在阻遏调控机制的基因中均含有这样的序列。操纵子紧接在启动子下游，通常与启动子有部分重叠。 10. 顺式作用元件（cis-acting elements ）:是指那些与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的DNA序列。原核生物中主要是启动子、阻遏蛋白结合位点、正调控蛋白结合位点、增强子等。真核生物中包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和一些反应元件等。 11. 反式作用因子（trans-acting elements ）:在真核生物中，基因特异性转录因子称为 反式作用因子，这些因子通常是通过与增强子或上游启动元件结合而发挥作用。反式作 用因子通过与通用转录因子及RNA聚合酶相互作用而刺激转录，这些相互作用促进前起始复合物的形成。 12. 增强子（enhancer）:是一种较短的DNA序列，能够被反式作用因子识别与结合。反式作用因子与增强子元件结合后能够调控（通常为增强）临近基因的转录。增强子序列通常是数个形成一簇，位于转录起始点上游-100~-300bp处，但在基因之外或某些内含子中也有增强子序列。 13. 启动子(promoter ):是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。启动子具有
（生物科技行业）分子生物学中英文对照
acetylCoA/乙酰辅酶A一种小分子的水溶性代谢产物,由与辅酶A相连的乙酰基组成,产生于丙酮酸、脂肪酸及氨基酸的氧化过程;其乙酰基在柠檬酸循环中被转移到柠檬酸。 actin/肌动蛋白,肌纤蛋白富含于真核细胞中的结构蛋白,与许多其他蛋白相互作用。其球形单体(G2肌动蛋白)聚合形成肌动蛋白纤丝(F2肌动蛋白)。在肌肉细胞收缩时F2肌动蛋白与肌球蛋白相互作用。activationenergy/活化能(克服障碍以)启动化学反应所需的能量投入。降低活化能,可增加酶的反应速率。activesite/活性中心,活性部位酶分子上与底物结合及进行催化反应的区域。 activetransport/主动转运离子或小分子逆浓度梯度或电化学梯度的耗能跨膜运动。由ATP耦联水解或另一分子顺其电化学梯度的转运提供能量。 adenylylcyclase/酰苷酸环化酶催化由ATP生成环化腺苷酸(cAMP)的膜附着酶。特定配体与细胞表面的相应受体结合引发该酶的激活并使胞内的cAMP升高。 allele/等位基因位于同源染色体上对应部位的基因的两种或多种可能形式之一。allosterictransition/变构转换小分子与蛋白质上特定调节部位相结合所引起的蛋白质之三级及(或)四级结构的改变,其活性随之发生变化。多亚单位酶的变构调节很普遍。 alpha(α)helix/α螺旋常见的蛋白质二级结构,其氨基酸线性序列叠为右旋螺旋,借助主链上的羧基与酰胺基间的氢键维持稳定。 aminoacyl2tRNA/氨酰转移核糖核酸用于蛋白合成的氨基酸的激活形式,含有借高能酯键与tRNA分子上3’2羟基相结合的氨基酸。 amphipathic/两亲的,兼性的指既有亲水性部分又有疏水性部分的分子或结构。 anaphase/(细胞分裂)后期姐妹染色体(或有丝分裂期的成对同源物)裂开并分别(分离)朝纺锤体两极移动的有丝分裂期。 anticodon/反密码子与mRNA的密码子互补的tRNA中三个核苷酸的序列,蛋白合成过程中,密码子与反密码子之间的碱基配对使携带增长肽链的新增对等氨基酸的tRNA排齐。 antiport/反向转运协同转运的一种形式,膜蛋白(反向转运子)向相反的方向转运两种不同的分子或离子跨越细胞膜。 antisenseRNA/反义核糖核酸具有与某种特异性RNA转录物或mRNA互补序列的核糖核酸,其结合可阻止mRNA转录或翻译过程。 apoptosis/编程性细胞死亡,细胞程序死亡通过一系列很鲜明的形态学改变而导致细胞死亡的受调节过程。aster/星体由微管组成的星形结构(称星状纤维),它在有丝分裂期自中心体呈放射状向外延伸。ATPsynthase/ATP合酶附着在线粒体内膜、叶绿体的类囊体膜及细菌浆膜的多聚体蛋白复合物,它在氧化磷酸化及光合作用过程中催化ATP的合成。也叫F0F1复合体。 ATPase/ATP酶催化ATP水解成ADP与无机磷酸并释放自由能的一大族酶中的一种。autonomouslyreplicatingsequence(ARS)/自主复制序列可使酵母菌DNA分子复制的序列;酵母菌DNA 复制的一个起源。 autoradiography/放射自显影术让照相底片或胶片暴露于样本,使样本(如组织切片或电泳凝胶)中的放射活性分子显影的技术。片子叫作放射自显影图或放射自显影片。 auxotroph/营养缺陷体只有培养基内含有不为野生型所需的某种特定养分或代谢物时才能够生长的一种突变细胞或微生物。 axoneme/轴丝存在于纤毛及鞭毛、由微管及相连蛋白构成的束,它负责其运动功能。 basalbody/基体纤毛及鞭毛基底部的结构,微管自该处形成轴丝放射,构造上与中心粒相似。basallamina(pl.basallaminae)/基底层细胞外基质成分组成的薄片网状物,位于大多数动物上皮层及其他形成组织的细胞(如肌肉)的结构之下,使其与结缔组织分隔开来。 base/碱基通常含有氮,可以接受一个质子(H+)的化合物。一般在DNA和RNA中表示嘌呤与嘧啶。basepair/碱基对DNA或RNA分子上两个互补核苷酸的结合,靠彼此碱基成分间的氢键来固定。
分子生物学Ⅱ 专题一细胞通讯与细胞信号转导（一）名词解释 （1）信号分子(signal molecule)：是指在细胞间或细胞内进行信息传递的化学物质。 （2）受体（receptor）：是指细胞中能识别信息分子，并与之特异结合、引起相应生物效应的蛋白质。 （3）蛋白激酶（protein kinase）：是指使蛋白质磷酸化的酶。 （二）简答分析 （1）细胞通讯的方式及每种作用方式的特点。 答： （2）膜受体介导的信息传递途径的基本规律。
答：配体→膜受体→第二信使→效应蛋白→效应。（3）试以肾上腺素、干扰素、胰岛素、心纳素为例，阐述其信息转导过程。 答：①肾上腺素：cAMP-PKA途径； 过程：首先肾上腺素与其受体结合，使G蛋白被激活；然后G蛋白与膜上的腺苷酸环化酶相互作用，后者将ATP转化为cAMP；最后cAMP磷酸化PKA，从而产生一系列生物学效应。 ②胰岛素：受体型TPK途径； 过程：胰岛素与其靶细胞上的受体结合后，可使其受体中的TPK激活，随后通过下游的Ras途径继续传递信号，直至发生相应的生物学效应。 ③干扰素：Jak-STAT途径； 过程：首先干扰素与受体结合导致受体二聚化，然后受体使JAK（细胞内TPK）激活，接着JAK将下游的STAT磷酸化形成二聚体，暴露出入核信号，最后STAT进入核内，调节基因表达，产生生物学效应。 ④心钠素：cGMP-PKG途径； 过程：心钠素与其受体结合，由于该受体属于GC型酶偶联受体，具有鸟苷酸环化酶的的活性，因此结合后可直接将GTP转化为cGMP，进而激活下游的PKG，最终产生一系列的生物学效应。
（4）类固醇激素是如何调控基因表达的？ 答：类固醇激素穿膜后与细胞内（或核内）受体结合，使受体变构形成激素受体活性复合物并进入细胞核中，然后以TF的形式作用于特异的DNA序列，从而调控基因表达。 专题二基因分析的策略 （一）名词解释 （1）分子杂交（molecular hybridization）：是指具有一定同源序列的两条核酸单链（DNA或RNA）在一定条件下，按碱基互补配对原则经退火处理，形成异质双链的过程。（2）核酸分子杂交技术：是指采用杂交的手段（方式），用一已知序列的DNA或RNA片段（探针）来测检样品中未知核苷酸顺序。 （3）探针（Probe）：是指用来检测某特定核苷酸序列的标记DNA或RNA片段。 （4）增色效应：是指DNA变性时260nm紫外吸收值增加的现象。 （5）解链温度（Tm）：是指加热DNA溶液，使其对260nm 紫外光的吸光度达到其最大值一半时的温度，即50%DNA 分子发生变性的温度。 （6）转基因：是指是借助基因工程将确定的外源基因导入
分子生物学常见名词解释完全版(中英文对照) A Abundance (mRNA 丰度)：指每个细胞中mRNA 分子的数目。 Abundant mRNA(高丰度mRNA)：由少量不同种类mRNA组成，每一种在细胞中出现大量 拷贝。 Acceptor splicing site (受体剪切位点)：内含子右末端和相邻外显子左末端的边界。Acentric fragment(无着丝粒片段)：(由打断产生的)染色体无着丝粒片段缺少中心粒，从而 在细胞分化中被丢失。 Active site(活性位点)：蛋白质上一个底物结合的有限区域。 Allele(等位基因)：在染色体上占据给定位点基因的不同形式。 Allelic exclusion(等位基因排斥)：形容在特殊淋巴细胞中只有一个等位基因来表达编码的 免疫球蛋白质。 Allosteric control(别构调控)：指蛋白质一个位点上的反应能够影响另一个位点活性的能力。Alu-equivalent family(Alu 相当序列基因)：哺乳动物基因组上一组序列，它们与人类Alu 家族相关。 Alu family (Alu家族)：人类基因组中一系列分散的相关序列，每个约300bp长。每个成员 其两端有Alu 切割位点(名字的由来)。 α-Amanitin(鹅膏覃碱)：是来自毒蘑菇Amanita phalloides 二环八肽，能抑制真核RNA聚 合酶，特别是聚合酶II 转录。 Amber codon (琥珀密码子)：核苷酸三联体UAG，引起蛋白质合成终止的三个密码子之一。Amber mutation (琥珀突变)：指代表蛋白质中氨基酸密码子占据的位点上突变成琥珀密码 子的任何DNA 改变。 Amber suppressors (琥珀抑制子)：编码tRNA的基因突变使其反密码子被改变，从而能识 别UAG 密码子和之前的密码子。 Aminoacyl-tRNA (氨酰-tRNA)：是携带氨基酸的转运RNA，共价连接位在氨基酸的NH2 基团和tRNA 终止碱基的3￠或者2￠－OH 基团上。 Aminoacyl-tRNA synthetases (氨酰-tRNA 合成酶)：催化氨基酸与tRNA 3￠或者2￠－OH基团共价连接的酶。 Amphipathic structure(两亲结构)：具有两个表面，一个亲水，一个疏水。脂类是两亲结构，一个蛋白质结构域能够形成两亲螺旋，拥有一个带电的表面和中性表面。 Amplification (扩增)：指产生一个染色体序列额外拷贝，以染色体内或者染色体外DNA形 式簇存在。 Anchorage dependence (贴壁依赖)：指正常的真核细胞需要吸附表面才能在培养基上生长。Aneuploid (非整倍体)：组成与通常的多倍体结构不同，染色体或者染色体片段或成倍丢失。Annealing (退火)：两条互补单链配对形成双螺旋结构。 Anterograde (顺式转运)：蛋白质质从内质网沿着高尔基体向质膜转运。 Antibody (抗体)：由B 淋巴细胞产生的蛋白质(免疫球蛋白质)，它能识别特殊的外源“抗 2 原”，从而引起免疫应答。 Anticoding strand (反编码链)：DNA 双链中作为膜板指导与之互补的RNA 合成的链。Antigen (抗原)：进入基体后能引起抗体(免疫球蛋白质)合成的分子。 Antiparallel (反式平行)：DNA双螺旋以相反的方向组织，因此一条链的5￠端与另一条链的3￠端相连。
武汉大学2003年分子生物学 一、下列名词翻译成中文，并简要解释（共10小题，每题4分，共40分） 1、Domains and motifs 2、Alternative splicing 3、Reporter genes 4、The PCR cycle 5、Restriction mapping 6、Multiple cloning sites 7、DNA libraries 8、Proteomics 9、Replicon 10、Semi-conservative replication 二、简答题 (共5题,每题8分,共40分) 1、请列举三种以上蛋白质纯化技术,并说明不同纯化技术的简单原理。 2、简述DNA损伤与DNA突变之间的区别与相互关系。 3、简述密码的简并性(degeneracy)和同义密码子(synonymous codon)及其在生物学上的重要性。 4、简述原核生物转录起始与转录终止过程中所涉及的主要蛋白质和核酸结构及其具体作用。 5、简述cDNA文库的构建过程。 三、论述题 (共5题,1-4题每题15分,第5题10分,共70分) 1、人类基因组计划完成的社会意义和科学意义是什么？ 2、什么是操纵子(operon)？试说明色氨酸操纵子(Trp operon)在原核基因表达调控中的调控机制和重要作用。 3、请简要解释顺式作用元件与反式作用因子,并举二例加以说明它们的相互作用方式。 4、试说明真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及DNA的空间结构方面存在的主要差异,表现在哪些方面？ 5、限制性核酸内切酶有哪几种类型？哪一种类型的限制酶最适合于基因工程,为什么？请简要说明其理由。 武汉大学2004年分子生物学 一、名词翻译与解释 1、synonymous codons 2、RNA editing 3、Spliceosome 4、Microarray 5、Plaque hybridization 6、Open reading frame 7、Ribozyme
第一章 1 简述孟德尔、摩尔根和沃森等人对分子生物学发展的主要贡献 答：孟德尔的对分子生物学的发展的主要贡献在于他通过豌豆实验，发现了遗传规律、分离规律及自由组合规律；摩尔根的主要贡献在于发现染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，成为现代实验生物学奠基人；沃森和克里克在1953年提出DAN反向双平行双螺旋模型。 2写出DNARNA的英文全称 答：脱氧核糖核酸（DNA, Deoxyribonucleic acid），核糖核酸（RNA, Ribonucleic acid） 3试述“有其父必有其子”的生物学本质 答：其生物学本质是基因遗传。子代的性质由遗传所得的基因决定，而基因由于遗传的作用，其基因的一半来自于父方，一般来自于母方。4早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤答：一，肺炎双球菌感染实验，1，R型菌落粗糙，菌体无多糖荚膜，无毒，注入小鼠体内后，小鼠不死亡。2，S型菌落光滑，菌体有多糖荚膜，有毒，注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。3，用加热的方法杀死S型细菌后注入到小鼠体内，小鼠不死亡；二，噬菌体侵染细菌的实验：1，噬菌体侵染细菌的实验过程：吸附→侵入→复制→组装→释放。2，DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S，所以用放射性同位素35S标记一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。三，烟草TMV的重建实验：1957年，Fraenkel-Conrat等人，将两个不同的TMV株系（S株系和HR株系）的蛋白质和RNA 分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋白质和HR株系的RNA，或反过来将HR株系的蛋白质和S株系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。 5请定义DNA重组技术和基因工程技术 答：DNA重组技术：目的是将不同的DNA片段（如某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起来，然后在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。基因工程技术：是除了包含DNA重组技术外还包括其他可能是生物细胞基因结构得到改造的体系，基因工程是指技术重组DNA技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技术指的是基因重
05级分子生物学真题 一、选择题 1、激活子的两个功能域，一个是转录激活结构域，另一个是（DNA结合域） 2、转录因子包括通用转录因子和（基因特异转录因子） 3、G-protein激活needs(GTP)as energy. 4、Promoters and(enhancers)are cis-acting elements. 5、噬菌体通过（位点专一重组）整合到宿主中 6、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始 7、mRNA的剪切跟(II)类内含子相似 8、UCE是（I）类启动子的识别序列 9、TATA box binding protein在下列哪个启动子里面存在（三类都有） 10、（5S rRNA)是基因内部启动子转录的 11、人体全基因组大小(3200000000bp) 12、与分枝位点周围序列碱基配对的剪接体（U2snRNP） 13、tRNA基因是RNA聚合酶（III）启动的 14、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始 15、乳糖操纵子与阻遏蛋白结合的物质是（异构乳糖）。 16、核mRNA的内含子剪接和（II类内含子剪接）的过程相似 17、基因在转录时的特点（启动子上无核小体） 18、RNA干涉又叫（转录后的基因沉默，PTGS） 19、内含子主要存在于（真核生物） 20、snRNA在下列哪种反应中起催化酶的作用（mRNA的剪接） 二、判断题 1、原核生物有三种RNA聚合酶。 2、抗终止转录蛋白的机制是使RNA聚合酶忽略终止子。 3、RNA聚合酶II结合到启动子上时，其亚基的羧基末端域（CTD）是磷酸化的。 4、Operon is a group of contiguous,coordinately controlled genes. 5、RNA聚合酶全酶这个概念只应用于原核生物。 6、聚腺苷酸尾是在mRNA剪接作用前发生的。 7、σ在转录起始复合复合物中使得open到closed状态（closed转变成open） 8、剪接复合体作用的机制：组装、作用、去组装，是一个循环 三、简答题 1、原核生物转录终止的两种方式。 2、组蛋白乙酰化对基因转录的影响。 3、G蛋白在翻译中的作用有哪些？ 4、什么是转座？转座子有哪些类型？ 5、简述增强子的作用机制。 04级分子生物学期末题目 一、选择题（20题） 1、tRNA的5端剪切所需的酶(RNase P） 2、人体全基因组大小(3，200，000，000bp) 3、（5S rRNA)是基因内部启动子转录的 4、线虫反式剪接所占比例(10%-20%) 5、与分枝位点周围序列碱基配对的剪接体（U2snRNP）
分子生物学考研参考 习题
分子生物学考研习题 一、名词解释 1.中心法则（Central Dogma） 2.反向重复序列（IR） 3.DNA链的呼吸作用 4.Cot曲线(Cot1/2) 5.DNA变性，复性 6.DNA的熔解温度(Tm) 7.基因组 8.C-值矛盾 9.基因家族 10.基因簇 11.割裂基因，Intron 内元，Exon 外元 12.卫星DNA 13.半保留复制 14.岗崎片段 15.复制单位replicon 16.复制体replisome 17.先导链，后随链 18.突变（mutation） 19.移码突变(frame-shift mutation) 20.无义突变（nonsense mutation），错义突变（missense mutation)，同义突变（samesense mutation) 21.组成型突变（constitutive mutation) 22.突变热点（Mutation Hotpoint） 23.增变基因（mutator gene ） 24.限制-修饰系统（restriction and modificaion） 25.光裂合酶修复（photo reactivation Repair） 26.切除修复（Excision Repair） 27.重组修复（Recombinative—Repair） 28.SOS修复（SOS Repair） 29.转录(transcription) 30.有义链(sense strand) ，反义链(antisense strand) 31.启动子(promoter) 32.终止子（terminator） 33.核酶（ribozyme）； 34.核内不均一RNA（hnRNA） 35.反式拼接（trans-splicing）
分子生物学 第一章绪论 分子生物学研究内容有哪些方面？ 1、结构分子生物学； 2、基因表达的调节与控制； 3、DNA重组技术及其应用； 4、结构基因组学、功能基因组学、生物信息学、系统生物学 第二章DNA and Chromosome 1、DNA的变性：在某些理化因素作用下，DNA双链解开成两条单链的过程。 2、DNA复性：变性DNA在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的双螺旋构象的现象。 3、Tm(熔链温度)：DNA加热变性时，紫外吸收达到最大值的一半时的温度，即DNA分子内50%的双链结构被解开成单链分子时的温度） 4、退火：热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，称为退火 5、假基因：基因组中存在的一段与正常基因非常相似但不能表达的DNA序列。以Ψ来表示。 6、C值矛盾或C值悖论:C值的大小与生物的复杂度和进化的地位并不一致，称为C值矛盾或C值悖论(C-Value Paradox)。 7、转座：可移动因子介导的遗传物质的重排现象。 8、转座子：染色体、质粒或噬菌体上可以转移位置的遗传成分 9、DNA二级结构的特点：1）DNA分子是由两条相互平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成；2）DNA分子中的脱氧核苷酸和磷酸交替连接，排在外侧，构成基本骨架，碱基排列在外侧；3）DNA分子表面有大沟和小沟；4）两条链间存在碱基互补，通过氢键连系，且A=T、G ≡ C（碱基互补原则）；5）螺旋的螺距为3.4nm，直径为2nm，相邻两个碱基对之间的垂直距离为0.34nm，每圈螺旋包含10个碱基对；6）碱基平面与螺旋纵轴接近垂直，糖环平面接近平行 10、真核生物基因组结构：编码蛋白质或RNA的编码序列和非编码序列，包括编码区两侧的调控序列和编码序列间的间隔序列。 特点：1）真核基因组结构庞大哺乳类生物大于2X109bp；2）单顺反子（单顺反子：一个基因单独转录，一个基因一条mRNA，翻译成一条多肽链；）3）基因不连续性断裂基因（interrupted gene）、内含子(intron)、外显子(exon)；4）非编码区较多，多于编码序列(9:1) 5）含有大量重复序列 11、Histon(组蛋白)特点：极端保守性、无组织特异性、氨基酸分布的不对称性、可修饰作用、富含Lys的H5 12、核小体组成：由组蛋白和200bp DNA组成 13、转座的机制：转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，那就是受体分子中有一段很短的被称为靶序列的DNA会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。 复制型转座：整个转座子被复制，所移动和转位的仅为原转座子的拷贝。 非复制型转座：原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位。 第三章DNA Replication and repair 1、半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱
分子生物学常见名词解释完全版(中英文对照） A Abuｎdancｅ（mRNA丰度）：指每个细胞中mRNＡ分子得数目。?AbｕndanｔmＲNA（高丰度mRNA):由少量不同种类mＲNＡ组成,每一种在细胞中出现大量 拷贝。?Acceptor ｓｐliｃing sｉte (受体剪切位点）:内含子右末端与相邻外显子左末端得边界。?A ｃｅｎｔrｉc fragment（无着丝粒片段）：（由打断产生得)染色体无着丝粒片段缺少中心粒，从而?在细胞分化中被丢失. ?Activｅｓitｅ（活性位点)：蛋白质上一个底物结合得有限区域。 Alｌｅle(等位基因）：在染色体上占据给定位点基因得不同形式. ?Aｌｌelｉc excluｓioｎ（等位基因排斥）：形容在特殊淋巴细胞中只有一个等位基因来表达编码得 免疫球蛋白质。?Allｏｓteｒic coｎtｒol(别构调控）:指蛋白质一个位点上得反应能够影响另一个位点活性得能力。 Alu—ｅqｕiｖalｅｎｔｆamily（Ａlu 相当序列基因）：哺乳动物基因组上一组序列,它们与人类Aｌｕ家族相关. Ａｌuｆamｉly (Ａlu家族）：人类基因组中一系列分散得相关序列，每个约3０0bｐ长。每个成员?其两端有Aｌu切割位点（名字得由来）. ?α-Amanitｉn(鹅膏覃碱)：就是来自毒蘑菇Aｍaｎitａphal ｌｏｉdes二环八肽,能抑制真核ＲNA聚 合酶，特别就是聚合酶II 转录. Ａmber codon （琥珀密码子)：核苷酸三联体ＵAＧ，引起蛋白质合成终止得三个密码子之一.?Ａm ｂer mutatioｎ(琥珀突变）:指代表蛋白质中氨基酸密码子占据得位点上突变成琥珀密码 子得任何DNA 改变。?Aｍber supｐｒessors (琥珀抑制子）:编码tRNA得基因突变使其反密码子被改变，从而能识 别UAＧ密码子与之前得密码子。 Aｍinoａcyl—tRNA (氨酰—tRＮA)：就是携带氨基酸得转运ＲＮA，共价连接位在氨基酸得NH2 基团与tRNA终止碱基得３￠或者2￠—OH 基团上。?Aｍinoａcyl-tRNA syntｈetaｓeｓ（氨酰－tRNA 合成酶）：催化氨基酸与tRＮA 3￠或者2￠-ＯＨ基团?共价连接得酶。?Amｐｈｉｐａthic strｕｃtuｒｅ(两亲结构）：具有两个表面，一个亲水,一个疏水。脂类就是两亲结构, ?一个蛋白质结构域能够形成两亲螺旋,拥有一个带电得表面与中性表面。 Ampliｆicaｔion (扩增）：指产生一个染色体序列额外拷贝,以染色体内或者染色体外DNＡ形?式簇存在。?Ａnchoraｇe deｐeｎｄenｃｅ（贴壁依赖)：指正常得真核细胞需要吸附表面才能在培养基上生长。?Anｅuplｏid （非整倍体)：组成与通常得多倍体结构不同,染色体或者染色体片段或成倍丢失。?Annealｉnｇ（退火)：两条互补单链配对形成双螺旋结构。 Ａntｅrｏｇｒadｅ(顺式转运):蛋白质质从内质网沿着高尔基体向质膜转运。 2 ? Antiboｄy（抗体):由Ｂ淋巴细胞产生得蛋白质（免疫球蛋白质），它能识别特殊得外源“抗??原"，从而引起免疫应答。 Antｉｃoｄｉng ｓtrand (反编码链）：ＤNA 双链中作为膜板指导与之互补得RNA 合成得链。?Ａntigeｎ（抗原)：进入基体后能引起抗体(免疫球蛋白质）合成得分子。?Ａntipaｒaｌleｌ(反式平行)：DNA双螺旋以相反得方向组织,因此一条链得5￠端与另一条链得 ３￠端相连。 Anｔｉteｒmiｎatｉｏn pｒotｅｉn (抗终止蛋白质）：能够使RNＡ聚合酶通过一定得终止位点得蛋白质?质. ?AP endonuclｅaｓes （AP核酸内切酶）：剪切掉DNA 5￠端脱嘌呤与脱嘧啶位点得酶?Apoptｏsis （细胞凋亡)：细胞进行程序性死亡得能力;对刺激应答使通过一系列特定反应摧?毁细胞得途径发生. Aｒchｅae（古细菌）：进化中与原核与真核不同得一个分支. ?Asｃuｅ(子囊)：真菌得子囊包含四个或八个（单一得)孢子，表示一次减数分裂得产物。
武汉大学 2001年攻读硕士学位研究生入学考试试题 科目名称:分子生物学科目代码: 477 一、解释概念(20分,每个4分) 卫星DNA 复制体逆转座子反式激活因子衰减子与衰减作用 二、填空(30分,每空1分,请将答案写在答卷上) 1. 从病毒到高等生物的研究表明,遗传物质是。 2. 冈崎片段的发现证实了双链DNA的复制,在复制过程中,一条新生链的合成 是的,称为链;而另一条链的合成是的,称为链。 3. 大肠菌中有三种DNA聚合酶,其中的pol I的作用是,而pol III的作用是。pol I和pol III都有的三种活性是、、。 4. 由于真核细胞染色体DNA的复制要有一段RNA为引物,因此线状的DN A复制后必须存在着5’端缩短的问题。已发现有一种端粒蛋白称为 ,它由构成,可以使单链DNA的5’延长。 5. 对DNA损伤有几种修复系统,其中只有
修复系统可以造成DNA变异,与这一系统有关的一套基因平时受到一称为 的抑制蛋白所抑制,它发挥抑制作用是结合在一段约20bp长的称为 的DNA序列上,当DNA损伤时,另一种蛋白质称为 把这种抑制蛋白水解后,修复系统的基因才会被激活。 6. 真核细胞中有三种依赖于DNA的RNA聚合酶分别合成不同的RNA,RNA pol I负责合成,RNA pol II负责合成,RNA pol III负责合成。 7. 大分子互相作用是分子生物学的重要内容,包括蛋白质之间、蛋白质与DNA或RNA之间的互相作用,蛋白质有四种重要的结构花式与大分子互相作用有关,这些结构花式是, , 。 8. NO是气体小分子信号,它可由脱氨产生,它的作用方式是直接与 酶作用使产生cGMP(环式GMP)。 9. 真核mRNA的5’ 端通常有帽子结构,3’ 端有polyA。在polyA上游有一保守序列称为polyA信号,其序列为 。polyA能提高mRNA的翻译水平是由于:
医学分子生物学 名词解释： 结构基因(structural genes)： 可被转录形成 mRNA，并转译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。 ORF 开放阅读框架（ open reading frame，ORF ）： 是指DNA链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为止的一个连续编码。 C值(C-value)： 一种生物体单倍体基因组DNA的总量，用以衡量基因组的大小。 C值矛盾/ C值悖论： C值和生物结构或组成的复杂性不一致的现象。 基因组（genome）： 是指生物体全套遗传信息，包括所有基因和基因间的区域 重叠基因 是指同一段DNA片段能够参与编码两种甚至两种以上的蛋白质分子。 SNP单核苷酸多态性（singl e nucleotid e polymorphism） 是由基因组DNA上的单个碱基的变异引起的DNA序列多态性。是人群中个体差异最具代表性的DNA多态性，相当一部分还直接或间接与个体的表型差异、对疾病的易感性或抵抗能力、对药物的反应性等相关。SNP被认为是一种能稳定遗传的早期突变 蛋白质组(proteomics): 指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成成份、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功能与细胞生命活动规律. 质谱技术mass spectrometry,MS 样品分子离子化后，根据不同离子间质核比（m/z）的差异来分离并确定分子量 开放阅读框=ORF 基因工程
又称为重组DNA技术，是指将外源基因通过体外重组后导入受体细胞，并使其能在受体细胞内复制和表达的技术。 限制性核酸内切酶(restriction endonuclease, RE) 是一类能识别和切割双链DNA特定核苷酸序列的核酸水解酶。 逆转录酶 依赖RNA的DNA聚合酶，它以RNA为模板、4种dNTP为底物，催化合成DNA，其功能主要有：1)逆转录作用；2)核酸酶H的水解作用；3)依赖DNA的DNA聚合酶作用。 粘性末端 被限制酶切割后突出的部分就是粘性末端（来自360问答） 载体vector 指能携带外源DNA片段导入宿主细胞进行扩增或表达的工具。载体的本质为DNA。多克隆位点 载体上具有多个限制酶的单一切点（即在载体的其他部位无这些酶的相同切点）称为多克隆位点 报告基因（reporter gene）： 是指处于待测基因下游并通过转录和表达水平来反映上游待测基因功能的基因，又称报道基因。 转化 以质粒DNA或以它为载体构建的重组子导入细菌的过程称为转化（transformation） 感受态细胞 细胞膜结构改变、通透性增加并具有摄取外源DNA能力的细胞称谓感受态细胞(competent cell)。 碱裂解法 在NaOH提供的高pH（12.0～12.6）条件下，用强阳离子去垢剂SDS破坏细胞壁，裂解细胞，与NaOH共同使宿主细胞的蛋白质与染色体DNA发生变性，释放出质粒DNA。 核酸变性 变性（denaturation）:在某些理化因素的作用下，维系DNA分子二级结构的氢键和碱基堆积力受到破坏，DNA由双螺旋变成单链过程。 核酸复性
Chapter 3 Nucleic Acid 1. Physical and chemical structure of DNA ●Double-stranded helix ● Major groove and minor groove ● Base pairing ● The two strands are antiparallel ● G+C content (percent G+C) ● Satellite DNA Satellite DNA consists of highly repetitive DNA and is so called because repetitions of a short DNA sequence tend to produce a different frequency of the nucleotides adenine, cytosine, guanine and thymine, and thus have a different density from bulk DNA - such that they form a second or 'satellite' band when genomic DNA is separated on a density gradient. 2. Alternate DNA structure Two bases have been extruded from base stacking at the junction. The white line goes from phosphate to phosphate along the chain. O is shown red, N blue, P yellow and C grey. 3. Circular and superhelical DNA DNA can also form a double-stranded, covalently-closed circle. These circular molecules are often coiled into a superhelix, the formation of which is catalyzed by enzymes called topoisomerases. 4. Denaturation of DNA Denaturation: A transition from the native to the denatured state DNA denaturation: also called DNA melting, is the process by which double-stranded DNA unwinds and separates into single-stranded strands through the breaking of hydrogen bonding between the bases.
：小核RNA，只存在于细胞核或者核质核仁中的一类小分子量的RNA，具有独特功能并且独立存在的实体，约为70-300个核苷酸，可参与真核生物的RNA剪接。 ：即干扰RNA，一类小分子量的RNA，可以高效，特意地阻断体内同源基因的表达，促使同源mRNA降解，诱使细胞表现出特定的基因缺失。 3.核酶：一类具有催化活性的核糖核酸，呈锤头状，参加RNA的剪切和降解。与RNA酶有显 着区别，它是RNA，后者是蛋白质。 4.反义RNA又称调节RNA，是指能与特定mRNA互补结合的RNA片段，即碱基序列正好与有 意义的mRNA互补的RNA分子。 5三链DNA：是在DNA双螺旋结构基础上形成的，由多聚嘧啶核苷酸或者多聚嘌呤核苷酸与 DNA双螺旋形成的。/由于双螺旋的一股轻微折叠后，该股中的碱基可与双螺旋的碱基以 Hoogsteen氢键相连如TAT、CGC、TAA、CGG。 ：即RNAi干扰，siRNA高效特异地阻断体内同源基因表达，促使同源RNA降解，诱使细胞表现出特定基因缺失的表型的现象。 < 7.何谓反义RNA其功能和医学意义如何答：又称为调节RNA，是指能与特定mRNA互补结合 的RNA片段，也即碱基序列与有意义的mRNA互补的RNA分子。功能：a阻断mRNA的翻 译，b抑制DNA复制和mRNA的转录，c选择性的关闭基因。意义：参与基因调控：可用于 基因治疗（病毒、肿瘤）； 8什么叫做核酶如何发挥作用有何应用价值答：即一类具有催化活性的核糖核酸。主要催化 RNA的剪接反应和剪切反应。应用意义：通过设计合成特异性切割病毒以及病毒的RNA的 核酶，对病毒和肿瘤的基因治疗将发挥重要作用。 9.何谓RNAi其作用机理和应用前景如何 答：：即RNAi干扰，siRNA高效特异地阻断体内同源基因表达，促使同源RNA降解，诱使细胞表现出特定基因缺失的表型的现象。作用机理：分为起始阶段和效应阶段。起始阶段Dicer 酶以依赖ATP的方式切割外源性的双链RNA为小分子干扰RNA，清除病毒，阻断转座子表 达；效应阶段小分子干扰RNA结合核酶复合物形成RNA诱导活化的复合物及RISC，然后RISC 结合至mRNA转录本上并切割它，从而发挥作用。应用前景：大通量研究基因功能的工具； 基因敲除中的应用；用于基因治疗；基因表达的调控。 第二章 1移动基因：又叫转位因子（transposable elements）,由于它可以在染色体基因组上移动，甚至可在不同染色体间跃迁，故又称跳跃基因（jumping gene）。 2断裂基因：真核细胞的结构基因，其核苷酸序列中含有与氨基酸编码无关的DNA间隔区段，从而被分割成不连续的若干区域。将这种编码序列不连续，有间隔区段的DNA片断称为断 裂基因 3 RNA剪接：将断裂基因的内含子删除和表达子连接并最终形成成熟mRNA的过程。 ; 4 重叠基因：不同基因的核苷酸序列有时为相邻两个基因共用，将核苷酸彼此重叠的两个基 因称为重叠基因。 5 假基因：在珠蛋白基因簇各片段核苷酸序列分析时发现，除了有正常的功能基因之外，还 有功能失活的特殊序列片段，它不能行使表达功能。该类核苷酸序列中存在的无表达功能的 畸变核苷酸序列片段。 6 卫星DNA：又称随体DNA,不编码蛋白质和转录RNA的小片段高度重复一类小片段DNA序 列，多富含GC碱基在DNA浮力密度实验中会在主峰旁形成些小峰，形似卫星分布而称之。 一般5-10bp短序列，人类为171bp，保护和稳定染色体 7 基因组：表示某物种单倍体的总DNA。对于二倍体高等生物其配子的DNA总和即为一组基 因组不同生物基因组数目不同。