噬菌体胸腺嘧啶碱基修饰代谢通路中新酶的发现一、选题背景及研究意义1.选题背景及研究现状1.1 噬菌体核酸中存在的特殊碱基修饰核酸的天然修饰广泛存在于原核、真核和病毒等生物,其中噬菌体是目前发现的核酸修饰种类最丰富的类群。
噬菌体中存在的多样化碱基修饰及其生物合成通路的研究目前还很匮乏。
噬菌体的核酸修饰最主要作用是通过修饰自身碱基来逃避宿主中核酸酶的识别和剪切[1],这种修饰的碱基会部分或全部取代正常碱基,参与核酸的合成以及合成后修饰[2]。
不像许多细胞生物的甲基化修饰是聚合成DNA后的修饰,部分噬菌体可以在游离核苷酸阶段和生成核酸链后都发生修饰[3]。
不仅如此,其中一些修饰会影响核酸的折叠[4],甚至改变形成氢键的个数[5],刷新了人们对传统碱基配对的认知。
1.2 噬菌体PHiW-14和SP10修饰碱基的合成通路迄今为止已有不少验证了结构的取代胸腺嘧啶的修饰碱基,如在噬菌体Bacillus phages e、SP8、H1、2C、SP82中,胸腺嘧啶(T)完全被5hmU(5-羟甲基尿嘧啶)取代[6]。
该修饰的生物合成过程为:dUMP生成5hmdUMP(5-羟甲基尿嘧啶脱氧核糖核苷酸),由噬菌体或宿主的磷酸激酶催化后生成5hmdUTP,随后参与到DNA的复制过程。
同时,噬菌体的侵染会抑制宿主中胸腺嘧啶合成酶的活性,且噬菌体中dTTPase(dTTP水解酶)抑制dTMP生成dTTP的过程[7],从而导致T被5hmU的完全取代。
在噬菌体Phi;W-14(Delftia phage Phi;W-14)和SP10(Bacillus phage SP10)中,胸腺嘧啶(T)都是被修饰碱基alpha;-putT、alpha;-gluT(alpha;-腐胺基胸腺嘧啶、alpha;-谷酰基胸腺嘧啶)部分(分别为50%、15-20%)取代[2]。
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