药学分子生物学:第六章 常用分子生物学技术的原理及其应用
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分子生物学技术
克隆(clone)
定义:广义上是指利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组的后代的过程。在生物学上,是指选择性地复制出一段DNA序列(分子克隆)、细胞(细胞克隆)或是个体(个体克隆)。克隆技术又称为“生物放大技术”。
限制性核酸内切酶(restriction endonuclease):识别并切割特异的双链DNA序列的一种内切核酸酶。它是可以将外来的DNA切断的酶,即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力,但对自己的DNA却无损害作用,这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的,故名限制性内切酶(简称限制酶)。
命名方式:主要依据来源来定,一般是以微生物属名的第一个字母和种名的前两个字母组成,第四个字母表示菌株(品系),最后的序号用罗马字符ⅠⅡⅢ表示第几个发现的。如HindII、HindIII,HpaI、HpaII,MboI、MboI等。
限制与修饰系统(Restriction-modification system,R-M system)
限制作用实际就是限制酶降解外源DNA ,维护宿主遗传稳定的保护机制。甲基化是常见的修饰作用,可使腺嘌呤A和胞嘧啶C甲基化而受到保护。通过甲基化作用达到识别自身遗传物质和外来遗传物质的目的。所以,能产生防御病毒侵染的限制酶的细菌,其自身的基因组中可能有该酶识别的序列,只是该识别序列或酶切位点被甲基化了。但并不是说一旦甲基化了,所有限制酶都不能切割。大多数限制酶对DNA甲基化敏感,因此当限制酶目标序列与甲基化位点重叠时,对酶切的影响有3种可能,即不影响、部分影响、完全阻止。对甲基化DNA的切割能力是限制酶内在和不可预测的特性,因此,为有效的切割DNA,必须同时考虑DNA甲基化和限制酶对该类型甲基化的敏感性。
限制性内切酶特异性识别位点
限制酶识别的序列大多数为回文对称结构(palindromes),切割位点在 DNA 两条链相对称的位置;识别序列的长度一般为 4-8 个碱基,最常见的为 6 个碱基。
分子生物学常用实验方法原理介绍
一、GST pull-down实验
基本原理:将靶蛋白-GST融合蛋白亲和固化在谷胱甘肽亲和树脂上,作为与目的蛋白亲和的支撑物,充当一种“诱饵蛋白”,目的蛋白溶液过柱,可从中捕获与之相互作用的“捕获蛋白”(目的蛋白),洗脱结合物后通过SDS-PAGE电泳分析,从而证实两种蛋白间的相互作用或筛选相应的目的蛋白,“诱饵蛋白”和“捕获蛋白”均可通过细胞裂解物、纯化的蛋白、表达系统以及体外转录翻译系统等方法获得。此方法简单易行,操作方便。注:GST即谷胱甘肽巯基转移酶(glutathione S-transferase)
二、足印法(Footprinting)
足印法(Footprinting)是一种用来测定DNA-蛋白质专一性结合的方法,用于检测目的DNA序列与特定蛋白质的结合,也可展示蛋白质因子同特定DNA片段之间的结合。其原理为:DNA和蛋白质结合后,DNA与蛋白的结合区域不能被DNase(脱氧核糖核酸酶)分解,在对目的DNA序列进行检测时便出现了一段无DNA序列的空白区(即蛋白质结合区),从而了解与蛋白质结合部位的核苷酸数目及其核苷酸序列。
三、染色质免疫共沉淀技术(Chromatin
Immunoprecipitation,ChIP)
染色质免疫共沉淀技术(Chromatin
Immunoprecipitation,ChIP)是研究体内蛋白质与DNA相互作用的有力工具,利用该技术不仅可以检测体内反式因子与DNA的动态作用,还可以用来研究组蛋白的各种共价修饰以及转录因子与基因表达的关系。
染色质免疫沉淀技术的原理是:在生理状态下把细胞内的DNA与蛋白质交联在一起,通过超声或酶处理将染色质切为小片段后,利用抗原抗体的特异性识别 反应,将与目的蛋白相结合的DNA片段沉淀下来。染色质免疫沉淀技术一般包括细胞固定,染色质断裂,染色质免疫沉淀,交联反应的逆转,DNA的纯化及鉴定。
分子生物学在药学领域的应用
分子生物学,这个听起来高大上的词,其实在我们的生活中可没少发挥作用,尤其是在药学这个领域。想象一下,你正在看一部紧张刺激的悬疑片,而药学就是那位聪明的侦探,分子生物学则是它身后强大的支持团队。今天,我们就来聊聊这两个领域的“兄弟情”,看看分子生物学是如何为药学打下坚实的基础的。
1. 分子生物学是什么?
1.1 基础知识
先来普及一下分子生物学的基本概念吧。分子生物学,顾名思义,就是研究生命的分子基础。我们说的那些DNA、RNA和蛋白质,都是它的“主角”。它们就像是一支交响乐团,只有各自发挥作用,才能奏出生命的华美乐章。通过研究这些分子,科学家们能够搞清楚生命体是如何运作的,从细胞分裂到遗传信息的传递,真是精彩纷呈。
1.2 药学与分子生物学的关系
那么,药学又是怎么跟分子生物学扯上关系的呢?简单来说,药学需要了解生物体内发生了什么,才能设计出有效的药物。比如说,某种疾病的成因,往往是因为某种蛋白质出问题了。这时候,分子生物学的“侦探”精神就派上用场了。通过对这些分子的分析,药学可以对症下药,开发出治疗方案。
2. 分子生物学在药物研发中的应用
2.1 新药的发现
咱们来聊聊新药的发现。以前,药物的研发就像是在黑暗的隧道中摸索,偶尔碰碰壁,运气好的时候才找到出路。而如今,有了分子生物学的帮助,科学家们就像拿到了
手电筒,照亮了前方的路。通过基因组学,研究人员能够识别与疾病相关的基因,从而找到潜在的新药靶点。换句话说,分子生物学帮我们找到了药物研发的“金钥匙”。
2.2 个性化医疗
除了新药研发,分子生物学还为个性化医疗铺平了道路。你听说过“量身定制”吗?在医疗领域,这可不是随便说说的。通过基因检测,医生能够了解患者的遗传特征,进而制定出更适合的治疗方案。比如,某些药物对某些人有效,但对另一些人却没用。这就是分子生物学的魅力所在,它让我们能够根据每个人的“独特DNA”来决定最佳的药物。
分子生物学在中医药学中的应用
摘要】
目的:阐述分子生物学在中医药学中的应用取得的成绩和面临问题。方法:从分子生物学与中医基础理论、分子生物学与中医临床研究及分子生物学与中药三个方面阐述目前分子生物学在中医药学中的应用。结果:分子生物学无疑是加速中医药现代化世界化的催化剂,所以把分子生物学引入到中医药研究中已经是必然趋势。结论:分子生物学作为生命科学的一门重要学科在中医药的发展中发挥重要作用。
【关键词】分子生物学;中医药;应用;前景
【中图分类号】R22
【文献标识码】B【文章编号】16748999(2013)12001802
分子生物学是从分子水平探讨生命现象及其规律的一门学科。中医学是研究人体生理病理,疾病诊断与防止以及摄生康复的一门传统医学科学,至今已有数千年的历史。它在长期的医疗实践中积累了丰富的经验和文献资源,形成了独特而系统的生命科学理论,逐渐以其辨证论治,整体调节,副作用少等优势而被世界所认可。然而这对于中医药本身突破自身发展瓶颈并且走向世界的目标还有一段距离,而分子生物学无疑是加速中医药现代化世界化的催化剂,所以把分子生物学引入到中医药研究中已经是必然趋势。
1分子生物学在中医基础理论方面的研究
11分子生物学在藏象方面的研究
111基因在藏象方面的研究:
中医脏象学说认为肾为先天之本,主生长发育,生殖,肾生髓。而DNA承载着所有遗传信息,通过DNA的复制会传递给子代,成熟的精卵细胞结合成为受精卵,受精卵中的DNA包含了来自父母双方的全部遗传信息,DNA稳定是维持集体稳态的中心,在体外物理、化学等多种因素影响下,DNA修复通路正常,细胞才能正常生长、发育、分化,将遗传信息传递给子代,保证DNA的正常遗传和机体的自稳态[1]。张晓文等[2]鉴于基因对衰老的调控作用同中医关于肾气盛衰对衰老的决定作用有一定的相似性,推论出“肾主生长发育”的实质就是基因调控,从而深化了对中医“肾气”的认识,为从基因表达与调控角度阐述补肾中药延缓衰老的机制提供了理论依据和启示。