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第1章 转移核糖核酸研究的历史概况1

1.1.从研究蛋白质生物合成中得到的启示1

1.2.“连接体”(adaptor)假说2

1.3.氨基酸激活酶与tRNA的发现3

1.4.酵母丙氨酸tRNA——第1个测定全序列的核酸5

1.5.70年代的研究情况7

1.6.80年代的研究情况9

1.6.1.人工合成具有完整生物活力的酵母丙氨酸tRNA9

1.6.2.tRNA的生物合成11

参考文献12

第2章 tRNA的制备、纯化与序列分析16

2.1.tRNA的制备16

2.1.1.超离心法制备tRNA16

2.1.2.苯酚抽提法从完整的细胞制备tRNA16

2.1.3.用阳离子去污剂从各种生物组织中制备tRNA17

2.1.4.其他方法17

2.2.tRNA的纯化17

2.2.1.逆流分溶法17

2.2.2.柱层析法19

2.2.3.聚丙烯酰胺凝胶电泳法26

2.3.RNA序列分析的战略28

2.3.1.逐步降解战略28

2.3.2.片段重叠战略28

2.3.3.凝胶直读战略28

2.4.tRNA序列分析中常用的工具酶29

2.4.1.牛胰核糖核酸酶(RNase A)29

2.4.2.高峰淀粉酶核糖核酸酶T1(RNase T1)29

2.4.3.高峰淀粉酶核糖核酸酶T2(RNase T2)29

2.4.4.核糖核酸酶U2(RNase U2)29

2.4.5.核糖核酸酶N1(RNase N1)30

2.4.6.核糖核酸酶Phy M(RNase Phy M)30

2.4.7.小球菌核酸酶30

2.4.8.蛇毒磷酸二酯酶30

2.4.9.牛脾磷酸二酯酶30

2.4.10.大肠杆菌碱性磷酸单酯酶(PMase)31

2.4.11.T4多核苷酸激酶(PNKase)31

2.4.12.T4RNA连接酶31

2.4.13.多核苷酸磷酸化酶(PNPase)31

2.5.寡核苷酸的分离32

2.5.1.柱层析32

2.5.2.DEAE-纸层析和纸电泳34

2.5.3.聚丙烯酰胺凝胶电泳35

2.5.4.薄板层析36

2.6.碱基组成分析和末端分析方法38

2.6.1.碱基组成分析方法38

2.6.2.末端分析方法38

2.7.末端标记38

2.7.1.5＇端放射性同位素标记38

2.7.2.3＇端放射性同位素标记39

2.7.3.3＇端荧光标记39

2.8.tRNA序列分析的检测方法39

2.8.1.紫外光吸收法39

2.8.2.放射自显影法40

2.8.3.紫外荧光法40

2.9.测定tRNA序列的方法40

2.9.1.利用核酸碱基吸收紫外光性质的测定方法40

2.9.2.放射性同位素前标记的测定方法45

2.9.3.放射性同位素后标记的测定方法46

2.9.4.3＇端荧光标记的测定方法53

参考文献54

第3章 tRNA的结构60

3.1.tRNA的碱基组成特征60

3.2.tRNA的修饰核苷60

3.2.1.新修饰核苷的化学结构分析73

3.2.2.已知修饰核苷的种类及化学结构74

3.2.3.鉴定修饰核苷的方法75

3.2.4.修饰核苷酸在各种生物组织中的分布78

3.3.tRNA的一级结构78

3.3.1.1965～1990年底tRNA一级结构研究概况78

3.3.2.tRNA一级结构的特征79

3.3.3.tRNA一级结构比较80

3.4.tRNA的二级结构80

3.4.1.三叶草二级结构模型80

3.4.2.三叶草二级结构的特殊类型81

3.4.3.不变核苷酸和半不变核苷酸85

3.4.4.修饰核苷在tRNA分子中的位置88

3.4.5.起始tRNA的结构特点88

3.4.6.校正tRNA90

3.5.tRNA的三级结构91

3.5.1.tRNA的结晶91

3.5.2.酵母苯丙氨酸tRNA的三级结构91

3.5.3.起始tRNA及其他tRNA的三级结构95

3.6.tRNA在水溶液中的构型及研究方法96

3.6.1.化学修饰法96

3.6.2.核磁共振(NMR)谱法100

3.6.3.核酸酶水解法101

3.6.4.寡核苷酸结合实验103

3.6.5.氨酰化对tRNA构型的影响104

3.7.tRNA 3＇端核糖的2＇和3＇羟基氨酰化的专一性105

3.7.1.3＇端修饰的tRNA的制备105

3.7.2.3＇脱氧tRNA的氨酰化105

3.8.密码子诱导tRNA构型的转变106

3.9.tRNA结构小结106

3.10.tRNA与氨酰-tRNA合成酶复合物的空间结构107

3.10.1.大肠杆菌tRNAGln与谷氨酰胺-tRNA合成酶和ATP三元复合物的空间结构107

3.10.2.酵母tRNAsp与门冬氨酰-tRNA合成酶二元复合物的空间结构108

3.11.RNA病毒基因组3＇端的类tRNA结构108

参考文献111

第4章 tRNA的生物功能117

4.1.氨基酸的活化117

4.1.1.氨酰-tRNA合成酶117

4.1.2.氨酰-tRNA合成酶对tRNA的识别120

4.1.3.氨酰-tRNA合成酶识别tRNA的分子基础124

4.2.tRNA在启动肽链合成中的作用126

4.2.1.起始tRNA的作用126

4.2.2.肽链合成的起始127

4.3.tRNA在肽链延伸中的作用130

4.3.1.氨酰-tRNA·核糖体·mRNA三元复合物的形成130

4.3.2.转肽反应130

4.3.3.移位132

4.3.4.tRNA结合核糖体的三点模型132

4.4.tRNA不参与肽链合成的终止133

4.5.校正tRNA(suppressor tRNA)的功能134

4.5.1.三类校正tRNA134

4.5.2.研究校正tRNA的系统136

4.5.3.校正的机制137

4.5.4.天然的校正tRNA138

4.5.5.硒代半胱氨酸tRNA参与含硒氨基酸与含硒蛋白质的合成138

4.6.修饰核苷的功能141

4.6.1.修饰核苷对tRNA接受氨基酸活力的影响141

4.6.2.修饰核苷在氨基酸参入蛋白质过程中的功能142

4.7.tRNA生物功能的多样性144

4.7.1.谷氨酰-tRNA参与叶绿素的生物合成144

4.7.2.细菌细胞壁的合成146

4.7.3.氨酰磷酯酰甘油的合成146

4.7.4.在蛋白质N端加上一个氨基酸146

4.7.5.甘氨酰酯多糖的合成147

4.7.6.反转录酶的反转录引物148

4.7.7.酶的抑制剂148

4.7.8.对细胞物质代谢的调控148

4.7.9.tRNA与疾病的关系152

4.8.tRNA的起源152

参考文献153

第5章 tRNA的生物合成158

5.1.细胞内RNA的合成部位及其由细胞核向细胞质的转移158

5.2.tRNA基因(tDNA)的组织与结构159

5.2.1.tRNA基因的特点159

5.2.2.原核细胞tRNA基因的组织与结构160

5.2.3.大肠杆菌、沙门氏杆菌和枯草杆菌中tRNA基因组织与结构的比较163

5.2.4.真核生物细胞核tRNA基因的组织与结构166

5.2.5.tRNA基因的结构168

5.2.6.线粒体tRNA基因171

5.2.7.叶绿体tRNA基因174

5.2.8.噬菌体tRNA基因的组织与结构176

5.3.tRNA基因的转录178

5.3.1.原核细胞tRNA基因的转录178

5.3.2.真核生物细胞核tRNA基因的转录180

5.3.3.线粒体tRNA基因的转录182

5.3.4.叶绿体tRNA基因的转录184

5.3.5.噬菌体tRNA基因的转录与加工184

5.4.tRNA前体的加工186

5.4.1.RNase P和tRNA前体5＇端的加工186

5.4.2.tRNA前体3＇端的加工及有关的酶192

5.4.3.tRNA-核苷酸转移酶和tRNA的3＇端添加CCA序列197

5.4.4.tRNA前体中居间序列的切除198

5.4.5.多顺反子中tRNA前体的加工200

5.4.6.tRNAHis前体的特殊加工201

5.5.tRNA分子中修饰核苷的生物合成202

5.5.1.tRNA-修饰酶的识别信号和修饰部位202

5.5.2.细菌tRNA-修饰酶合成的调节和遗传学203

5.5.3.修饰核苷的生物合成与细胞的代谢和发育204

5.5.4.辫苷(Q)的生物合成205

5.5.5.假尿苷(Ψ)的生物合成208

5.5.6.核糖胸腺苷(rT)的生物合成209

5.5.7.异戊烯腺苷(i6A)及其衍生物(ms2i6A和ms2io6A)的生物合成209

5.5.8.硫尿苷(s2U和s4U)的生物合成210

5.5.9.硒尿苷(se2U和se4U)及其衍生物的生物合成211

5.5.10.甲基核苷的生物合成212

参考文献212

第6章 tRNA的人工合成217

6.1.国外核酸人工合成的概况217

6.1.1.寡脱氧核糖核苷酸的合成217

6.1.2.重复序列的多聚脱氧核糖核苷酸对破译遗传密码的贡献220

6.1.3.tRNA基因的人工合成223

6.1.4.寡核糖核苷酸的人工合成231

6.2.酵母丙氨酸tRNA(tRNAAla)的人工全合成235

6.2.1.酵母tRNAAla全合成的战略235

6.2.2.化学方法合成2-4个核苷酸的小片段237

6.2.3.化学与酶促反应相结合合成3～8个核苷酸小片段237

6.2.4.T4RNA连接酶与T4多核苷酸激酶相结合合成大片段寡核糖核苷酸238

6.2.5.3＇半分子(36～76序列)的人工合成239

6.2.6.5＇半分子(1～35序列)的人工合成242

6.2.7.tRNAAla的人工半合成243

6.2.8.酵母丙氨酸tRNA的人工全合成247

6.2.9.酵母tRNAAla人工全合成的理论意义252

6.3.其他tRNA类似物的人工合成253

6.3.1.大肠杆菌甲酰甲硫氨酸tRNA(tRNAfMet)的人工合成253

6.3.2.大肠杆菌甘氨酸tRNA2的5＇半分子的人工合成257

6.3.3.大肠杆菌tRNAAla的全合成257

参考文献258

附录261

附录1 氨基酸的中英文名称及缩写符号261

附录2 tRNA和氨酰-tRNA合成酶等的表示方法262

附录3 遗传密码字典262