Hybridization of Nucleic Acids

Slides:



Advertisements
Similar presentations
1 / 55 Lecture 29 Appendix D Experimental Techniques D.1 DNA manipulation techniques D.2 Manipulating Proteins D.3 The Function of Genes and their Proteins.
Advertisements

A11 Regulation of gene expression in eukaryotes 2  真核生物基因表达调控的特点 真核生物表达调控与原核生物的不同: ( 1 )染色体结构不同; ( 2 )原核生物具有正调控和负调控并重的特点,真核 生物目前已知的主要是正调控; ( 3 )原核生物的转录和翻译是相偶联的,真核生物的.
Chapter 16 The Molecular Basis of Inheritance. 探索遺傳物質 DNA  孟德爾 (Meselson) 發現遺傳因子。 1. 基因的不同等位基因解釋了諸多的遺傳性狀。 2. 對每一種性狀而言,一種生物體遺傳有兩個等位基因, 每一個等位基因得自於一方親代.
第 二 章 核酸的结构和功能 Structure and Function of Nucleic Acid.
基因突变及分子细胞生物学效应 Gene Mutation
Welcome Each of You to My Molecular Biology Class
刘立明 江南大学生物工程学院环境生物技术室
什么是艾滋病? 艾滋病(AIDS)是一种病死率极高的严重传染病—世纪温疫和超级癌症,目前还没有治愈的药物和方法,也没有疫苗预防。
Protein Biosynthesis (Translation)
分 子 生 物 学 任课教师:宋方洲 马永平 易发平 刘智敏 卜友泉 基础医学院生物化学与分子生物学教研室.
The Structure and Function of Large Biological Molecules
第五章 核酸化学 nucleic acid.
第三章 核酸的结构与功能 Chapter 3 Structure and Function of nucleic acid
武汉职业技术学院 微生物技术应用 背景知识四:微生物生长测定技术.
第5章 基因突变 本章重点: 1、基因突变的鉴定 2、基因突变的分子机制 本章难点: 1、移动遗传因子 2、突变的分子机制.
人类基因组学 朱德裕.
對抗病源 實驗使同學明白 : 病菌是甚麼? 病菌如何傳播? 如何預防及制止病菌的傳播?.
第十二章 蛋白质的生物合成(翻译) Chapter 12 Protein Biosynthesis,Translation
英国医生 Jenner 在 1796 年首创接种牛痘预防天花。
第十九章 氨基酸、蛋白质和核酸 一、氨基酸 结构、命名、制法、性质 二、多肽 分类、命名、结构测定、合成 三、蛋白质 四、核酸.
即兴中文讲演比赛 On-Site Speech 新型比赛项目
基因工程 Genetic Engineering
mRNA 转录、翻译和DNA复制的区别 细胞核 细胞核 转录 翻译 DNA复制 场所 模板 原料 信息传递 时间 产物 生长发育过程中
生命特殊吗? “生命物质” 特殊吗? 生命活动的物质基础:化学家所知的生命物质.
 DNA cloning Section 1: Gene manipulation (Basic concept & basic techniques) section 2: Cloning vectors (Compare various Cloning vectors) Section 3:
RNA Biosynthesis ( Transcription )
核酸化学 Nucleic Acids 刘新文 北京大学医学部生物化学与分子生物学系.
嗜中性彈性蛋白酶藉由誘發NF-κB抑制因子降低人類呼吸道平滑肌細胞介白素8的合成
第十四章 基因诊断和基因治疗 表型的改变是由基因异常造成的 表型的改变是由基因异常造成的.
第四章 基因的表达 基因指导蛋白质的合成 (第二课时) 高二年级(理) 教师姓名:葛红.
第三章 核酸的结构与 功能 Nucleic Acid structure and Function
酵母双杂交系统 Yeast Two-hybrid System(interaction trap)
第 11 章 蛋白質合成作用:遺傳訊息的轉譯 Protein Synthesis: Translation of the Genetic Message CATLOG Chemical Formula Figure Table 生化關聯 重要訊息 11.1 遺傳訊息轉譯的過程 11.2 遺傳密碼 11.3 胺基酸的活化:胺醯-tRNA.
生物技術 Ch8.基因轉殖植物 阮雪芬 Oct22&23, 2002 NTUT
许晓风 南京师范大学生命科学学院 2011、8、in Xining
第二章 由DNA到蛋白質.
聚合酶链式反应 Polymerase Chain Reaction
5、利用EST数据库发现新基因 EST (expressed sequence tags),是从基因表达的短的序列,携带着完整基因某些片断的信息,称为表达序列标签 获得一个EST的途径有三种:1 大规模测序;2 比较同源性;3 差异显示或基因芯片法获得与某一性状相关的EST 电脑克隆 第一步,找到与待克隆基因相关的EST;第二步.
基本概念介紹 生命是什麼? 生命的密碼~DNA 解讀生命的執行者~RNA 生命舞台的主演者~蛋白質 DNA、RNA、蛋白質的三角關係
Hybridization of Nucleic Acids
第十四章 蛋白质的生物合成 中心法则指出,遗传信息的表达最终是合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质,这种以mRNA上所携带的遗传信息,到多肽链上所携带的遗传信息的传递,就好象以一种语言翻译成另一种语言时的情形相似,所以称以mRNA为模板的蛋白质合成过程为翻译(translation)。 翻译过程十分复杂,需要mRNA、tRNA、rRNA和多种蛋白因子参与。在此过程中mRNA为合成的模板,tRNA为运输氨基酸工具,rRNA和蛋白质构成核糖体,是合成蛋白质的场所,蛋白质合成的方向为N—C端。
第十一章 蛋白质的生物合成(翻译) Protein Biosynthesis, Translation
第八章 蛋白质的翻译 1 遗传密码 2 蛋白质合成中使用的RNA 3 核糖体 4 蛋白质合成中使用的20种氨基酸 5 蛋白质合成的生物学机制
Control Points of Gene Regulation
第三章 核酸结构、功能.
Structure and Function of Nucleic Acid
翻译(translation):mRNA分子中的遗传信息转变为蛋白质的氨基酸排列顺序
蛋白质的生物合成---翻译(translation)
生物芯片技术 刘超 李世燕 谢宏林
细胞分离和细胞培养 细胞生物学 张惠丹 细胞生物学 张惠丹.
Genetic Transformation in Escherichia coli K12
Fluorescent DNA-based enzyme sensors
Degradation of nucleic acid & metabolism of nucleotides
第十一章 蛋白质的生物合成 主讲人:陶芳 副教授. 第十一章 蛋白质的生物合成 主讲人:陶芳 副教授.
ABC 型離子幫浦會排出藥物 ABC type (ATP-binding cassette) pump 是一大群細胞膜上的輸送幫浦,消耗能量以便主動運輸物質通過細胞膜。 其中的某些 pump 可以被癌細胞利用來輸出化學治療的藥物,因而產生抗藥性。 N3-17.
EGF与细胞信号传导 Signal Transduction
Drug Resistance Gene Transferred by Plasmid
Basic Structure of Nucleic Acids
第二节、真核生物基因结构及功能 一、基因的概念 基因的概念随着分子遗传学、分子生物学、生物化学领域的进展而不断完善。 从遗传学角度看:
生物化学.
DNA, 核酸, 雙螺旋, 基因, 染色體 A T G C T C G A A T T G G C 組合單位 核苷酸
CHAPTER 6 Ribosome and Ribozyme.
华南师范大学生命科学学院05级技术(2)班 刘俏敏
Interactome data and databases: different types of protein interaction
遗传信息的传递与表达.
遗传信息的流动.
Bayesian Joint Prediction of Associated Transcription Factors in Bacillus subtilis 陳冠廷 陳靜儀 謝仁傑 林敬恆.
DNA RNA Protein Central Dogma 複 製 轉 錄 逆轉錄 轉 譯 Replication Reverse
案例1 某高校打算聘请哈佛大学布莱根妇女医院的Piero Anversa教授为客座教授,但首先需要对Piero Anversa教授的学术水平进行评价,请问可从哪些方面进行评价?
Pattle Pun. Professor of Biology emeritus, Wheaton College, IL
Presentation transcript:

Hybridization of Nucleic Acids DNA1 DNA2 RNA Probe 核酸 變性後可再黏合復性,回復原來的雙股核酸。若取兩種不同來源的核酸,經變性後混合在一起,假如兩種核酸的序列同質性高,則可能會雜合為混成的雙股核酸。 也可使用已知序列的核酸小片段,作為探針 (probe) 與 DNA 雜合;一般可先把樣本 DNA 經電泳分離後,轉印至尼龍膜上,再以放射性探針進行雜合,稱之為 Southern hybridization。 RNA 也可以在電泳後,與其互補的 DNA 序列雜合,則稱為 Northern hybridization。 Northern hybridization Southern hybridization Juang RH (2004) BCbasics

Preparation of Traditional Nucleic Acid Probe Amino acid sequence GLY-ASP-GLU-SER-SER-VAL-LEU----- GGG-GAC-GAG-TCC-TCC-GTT-CTC--- Nucleic acid sequence * * * * * * * * Codon degeneracy The nucleic acid sequence is Deduced from amino acid sequence Synthesizing oligonucleotide Chemical synthesis 探針 的來源有很多,上圖舉出一例,說明可以由已知蛋白質的一小段胺基酸序列,回推其核苷酸序列,並依此序列進行人工合成探針。注意對應同一種胺基酸的核酸密碼,可能有數種,例如 Ser 就有 UCU, UCC, UCA, UCG , AGU, AGC 等六種可能,稱為密碼的不確定性 (codon degeneracy)。 這樣合成人工探針就會比較麻煩,有幾個對應之道: (1) 把所有可能的密碼全部合成,也就是說變成是一種混合物,各種可能的序列都有,因此精確度降低;(2) 調查該種生物的密碼使用習慣,並選擇較常使用的密碼,(3) 參考不同生物來源的同一個基因序列,抄襲所用的密碼。 PROBE: GGGGACGAGTCCTCCGTTCT Juang RH (2004) BCbasics

DNA Target gene denaturation Single colony Lysed Probe is labeled with radioactive 32P Hybridization DNA denaturation Target gene Single colony 這段 探針經放射性磷酸標定後,可用在 Southern blotting 上,與未知樣本中的核酸進行雜合反應。目標基因若在細菌中,則必須先把細菌溶解,然後以化學反應使核酸變性露出單股 DNA,則可與探針進行雜合反應。 Lysed Juang RH (2004) BCbasics

Colony Is Screened by Hybridization with Probe Colony hybridization Cover with filter paper Transferring … Autoradiography Collect filter paper Dissolve cell DNA denatured Add probe 探針 雜合反應的做法實例。 菌落在培養皿長出來之後,先以濾紙複印得各菌落,利用氯仿把細菌溶並解釋出核酸,然後變性解開核酸的雙股後,再加入標有放射線的探針,進行雜合反應。 若某菌落中含有目標基因,便會與探針雜合成功,該菌落的位置便會出現放射線影像;然後再回去挑起原來培養皿上面的菌落,大量培養後可純化目標基因。 本圖可接續 N1-27 頁的分子群殖,在培養基生長的各個菌落,可以用探針經雜合反應挑出所要的目標菌落。 Juang RH (2004) BCbasics

Biochip Based on Hybridization Sample DNA Complementary DNA hybridize Biochip 核酸 晶片的基本原理,就是利用類似 Southern blotting 的核酸雜合反應。但是比起一般的毛細管轉印雜合,有幾點不同:(1) 以極細微的色點替代電泳色帶;(2) 一次可以處理上千萬個核酸色點,因此對同一樣本可有上千萬個測試;(3) 樣本所需的量極小;(4) 偵測方式簡便快速,也配合電腦比對分析。 因此晶片看起來很炫,也有其實質的效用。但晶片最重要的靈魂,還是在那一公分見方的小玻片,上面所點的到底是何種 DNA。也就是說,每一個點上的 DNA 是什麼,才是最重要的決定因素;若這些 DNA 能夠明確指示某種關鍵性疾病的有無,則這塊晶片便是無價之寶。這些重要的 DNA 要從哪裡來? 當然還是要經由無數的基礎研究,獲得對生物的深刻瞭解後,所得到的基本知識點滴。 因此,晶片製作過程是一種技術 (technology),而晶片上必須點上何種 DNA,便要靠基礎科學 (science) 來提供,兩者是不一樣的,但絕對相輔相成。 其他很多方面也有類似的情形,例如大學裡的教學與研究必須並進,不能偏廢,大家都知道。 然而,目前台灣有個很嚴重的問題,可能會影響國本。那就是在研究上,大家只重視可以馬上應用的技術,不太支持長期的基礎科學研究;在大學裡,教授又只重視如何發表大量論文 (不管有沒有用),不太花時間在教學的努力與改進上。 [Friend SH, Stoughton RB (2002 四月) 神奇的 DNA 晶片。科學人 2: 40~48] Each spot contains known DNA Signal appears Schena (2000) Microarray Biochip Technology, p. A31 Juang RH (2004) BCbasics

The Genetic Code Initiation and termination Codons Initiation codon: AUG Termination codons: UAA, UAG, UGA Degeneracy: partial and complete Ordered Nearly Universal (exceptions: mitochondria and some protozoa)

Key Points Each of the 20 amino acids in proteins is specified by one or more nucleotide triplets in mRNA. (20 amino acids refers to what is attached to the tRNAs!) Of the 64 possible triplets, given the four bases in mRNA, 61 specify amino acids and 3 signal chain termination. (have no tRNAs!)

Key Points The code is nonoverlapping, with each nucleotide part of a single codon, degenerate, with most amino acids specified by two to four codons, and ordered, with similar amino acids specified by related codons. The genetic code is nearly universal; with minor exceptions, the 64 triplets have the same meaning in all organisms. (this is funny)

Do all cells/animals make the same Repertoire of tRNAs?

The Genetic Code

The Wobble Hypothesis: Base-Pairing Involving the Third Base of the Codon is Less Stringent.

Base-Pairing with Inosine at the Wobble Position

In molecular biology, a wobble base pair is a non-Watson-Crick base pairing between two nucleotides in RNA molecules. The four main wobble base pairs are guanine-uracil, inosine-uracil, inosine-adenine, and inosine-cytosine (G-U, I-U, I-A and I-C). The thermodynamic stability of a wobble base pair is comparable to that of a Watson-Crick base pair. Wobble base pairs are fundamental in RNA secondary structure and are critical for the proper translation of the genetic code.

Suppressor Mutations Some mutations in tRNA genes alter the anticodons and therefore the codons recognized by the mutant tRNAs. These mutations were initially detected as suppressor mutations that suppressed the effects of other mutations. Example: tRNA mutations that suppress amber mutations (UAG chain-termination mutations) in the coding sequence of genes.

Making a (UAG) Mutation

Translation of an amber (UAG) Mutation in the Absence of a Suppressor tRNA

Translation of an amber Mutation in the Presence of a Suppressor tRNA Note it is amber su3…why?????????

Translation of an amber Mutation in the Presence of a Suppressor tRNA If there was a single tRNATyr gene, then could one have a amber supressor of it?

Fig1

New Base

Are the proteins produced a pure reflection of the mRNA sequence???? tRNA environment, protein modifications post-translationally

Good things to Know RNApol II TATAA CCATGG (Nco I site and Kozak Rule) ATG AGGT….splice GT……………A………polypyrimidine AG PolyA recog sequence AATAAA The Reasons why ATG is a single codon and TGG is a single codon.

SELEX yields a functional binding site SELEX yields a functional binding site. A, COS7 cells were transfected in triplicate with either pEBG or increasing concentrations of BENwt (250, 500, and 1000 ng) and either p81TKluc (TK) luciferase reporter or p81TKluc-WT3X (WT3X). The luciferase values are reported as relative luciferase activity normalized to the amount of total protein. -Fold decrease in activity is measured relative to the basal transcriptional activity observed with pEBG empty expression vector alone. Western blot with anti-GST antibody shows dose-dependent expression of GST-BEN.

B, COS7 cells were transfected in triplicate with either pEBG or BENwt (1000 ng of each) and with either TK, or WT3X or Mut3X (600 ng of each) and the Renilla construct (pRL-TK).