本書為“磷科學前沿與技術(shù)叢書”分冊之一。本書從生命磷化學角度對含磷生物分子的結(jié)構(gòu)和功能以及所參與的生物化學過程進行了系統(tǒng)的總結(jié)，介紹了近年來生命科學領(lǐng)域的重要突破和進展。內(nèi)容包括磷元素與生命調(diào)控過程的關(guān)系，核酸、核酸適配體及基因編輯技術(shù)，蛋白質(zhì)磷酸化修飾在神經(jīng)退行性疾病、真核基因轉(zhuǎn)錄延伸調(diào)控、細胞程序性壞死過程中的作用機制，磷酸化蛋白富集技術(shù)與應(yīng)用，生命體中多聚磷酸鹽代謝與功能，生命過程中存在的典型高配位磷中間體機制等，系統(tǒng)展示了磷元素在生命過程中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。適合從事化學、生命科學、藥學研發(fā)及相關(guān)專業(yè)的科技人員、大專院校師生參考。
1 磷元素與生命調(diào)控過程 001
1.1 引言 002
1.2 磷元素的發(fā)現(xiàn) 006
1.3 磷元素與生命過程密切相關(guān) 010
1.3.1 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu) 011
1.3.2 磷元素的不可替代性 012
1.3.3 植物光合磷酸化過程 014
1.4 磷元素與能量代謝 015
1.4.1 能量代謝過程的高能磷分子 015
1.4.2 ATP新生物功能的發(fā)現(xiàn) 019
1.4.3 NAD+/NADH氧化-還原過程 020
1.4.4 磷元素與氨基酸代謝 020
1.5 磷脂的化學結(jié)構(gòu)與功能 022
1.6 核酸的結(jié)構(gòu)、合成與水解過程 024
1.7 生命體系中的P—N化學鍵結(jié)構(gòu) 027
1.8 磷�；D(zhuǎn)移過程機理 030
1.9 蛋白質(zhì)的生物合成 032
1.10 蛋白翻譯后修飾 033
1.10.1 蛋白可逆磷酸化修飾 034
1.10.2 微生物雙組分系統(tǒng)中磷酸化調(diào)控機制 037
1.10.3 蛋白 ADP 核糖基化修飾 039
1.11 磷元素與疾病發(fā)生和治療藥物開發(fā) 043
1.12 小結(jié) 044
參考文獻 045
2 磷與核酸 053
2.1 核酸的組成與結(jié)構(gòu) 054
2.1.1 核酸的結(jié)構(gòu)特征與分離 054
2.1.2 核酸中磷元素的化學性質(zhì) 063
2.2 核酸磷酸骨架的化學修飾及其應(yīng)用 064
2.2.1 核酸磷酸二酯鍵的穩(wěn)定性 064
2.2.2 核酸磷酸骨架的人工化學修飾 065
2.2.3 DNA磷酸骨架的天然化學修飾 071
2.3 核酸堿基及糖環(huán)的化學修飾及其應(yīng)用 071
2.4 G-四鏈核酸及其配體分子設(shè)計 074
2.4.1 G-四鏈核酸 074
2.4.2 G-四鏈RNA 077
2.4.3 G-四鏈核酸的配體分子設(shè)計 082
2.5 小結(jié) 085
參考文獻 085
3 基于核酸的適配體和基因編輯技術(shù) 093
3.1 核酸適配體及其在疾病診斷中的應(yīng)用 094
3.1.1 核酸適配體 094
3.1.2 疾病診斷中的應(yīng)用 095
3.2 DNA修復(fù)與編輯 098
3.2.1 DNA 修復(fù)過程的磷化學機制 098
3.2.2 DNA 編輯過程的磷化學調(diào)控機制 106
3.3 小結(jié) 110
參考文獻 110
4 蛋白質(zhì)的O-磷酸化修飾 117
4.1 引言 118
4.2 O-磷酸化與神經(jīng)退行性疾病 119
4.2.1 O-磷酸化和阿爾茨海默病相關(guān)的Tau蛋白 120
4.2.2 O-磷酸化和阿爾茨海默病相關(guān)的β-淀粉樣蛋白 123
4.2.3 O-磷酸化和帕金森病相關(guān)的α-核突觸蛋白 127
4.2.4 O-磷酸化和肌萎縮側(cè)索硬化癥相關(guān)的TDP-43 131
4.3 小結(jié) 133
參考文獻 133
5 磷酸化修飾與真核基因轉(zhuǎn)錄延伸調(diào)控過程 137
5.1 磷酸化修飾與真核基因轉(zhuǎn)錄循環(huán)過程 139
5.1.1 RNA聚合酶的組成和功能 139
5.1.2 CTD的特殊結(jié)構(gòu) 145
5.1.3 CTD的磷酸化修飾 147
5.1.4 CTD的去磷酸化 150
5.2 正性轉(zhuǎn)錄延伸因子P-TEFb的結(jié)構(gòu)和功能 156
5.3 正性轉(zhuǎn)錄延伸因子P-TEFb的活性和調(diào)控 158
5.3.1 非活性狀態(tài)復(fù)合物——7SK snRNP 159
5.3.2 HIV-1基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控 162
5.3.3 激酶活性狀態(tài)復(fù)合物——SEC 163
5.3.4 激酶活性狀態(tài)復(fù)合物——BEC 165
5.4 小結(jié) 166
參考文獻 168
6 磷酸化修飾與細胞程序性壞死 177
6.1 激酶RIPK3 178
6.1.1 激酶RIPK3的發(fā)現(xiàn) 178
6.1.2 RIPK3的C端同源結(jié)構(gòu)域——RHIM結(jié)構(gòu)域 179
6.1.3 Ripk3基因敲除的小鼠 179
6.2 細胞程序性壞死 180
6.2.1 細胞程序性壞死現(xiàn)象 180
6.2.2 RIPK1激酶活性抑制劑的發(fā)現(xiàn) 181
6.3 細胞程序性壞死的開關(guān)分子——RIPK3激酶 182
6.3.1 RIPK3激活細胞程序性壞死的現(xiàn)象 182
6.3.2 RIPK3介導(dǎo)細胞程序性壞死的機制 182
6.3.3 RIPK3激酶底物的發(fā)現(xiàn) 184
6.4 RIPK3與凋亡信號間的互作機制 185
6.4.1 caspase-8限制細胞程序性壞死的發(fā)生 185
6.4.2 RIPK3抑制細胞程序性凋亡信號的機制 186
6.4.3 RIPK1參與RIPK3對凋亡信號的抑制 187
6.4.4 激酶RSK是參與RIPK3對凋亡抑制的關(guān)鍵分子 188
6.5 RIPK3-RIPK1為核心的纖維狀結(jié)構(gòu) 189
6.6 RIPK3介導(dǎo)細胞壞死的生物學功能 191
6.6.1 RIPK3介導(dǎo)的細胞壞死與抗病毒免疫 191
6.6.2 RIPK3與炎癥型疾病密切相關(guān) 193
6.7 總結(jié)和展望 194
參考文獻 195
7 蛋白質(zhì)磷酸化選擇性富集方法 201
7.1 蛋白質(zhì)磷酸化概述 202
7.2 蛋白質(zhì)磷酸化選擇性富集方法 207
7.2.1 親和富集法 208
7.2.2 固定化金屬離子親和色譜法 213
7.2.3 金屬氧化物親和色譜法 218
7.2.4 智能聚合物 221
7.2.5 離子交換色譜法 224
7.2.6 親水相互作用色譜法 227
7.2.7 化學修飾法 228
7.2.8 金屬磷酸化鹽沉淀 231
7.2.9 Phos-Tag標簽 232
7.2.10 其他富集方法 234
7.3 磷酸化肽富集方法的優(yōu)化和改進 234
7.3.1 富集材料設(shè)計的改進 235
7.3.2 富集方式的改進 235
7.3.3 富集特異性的改進 236
7.3.4 時空分辨的磷酸化研究 237
7.3.5 非典型性磷酸化肽段富集 238
7.4 總結(jié)和展望 238
參考文獻 239
8 生命體中多聚磷酸鹽代謝及其功能 251
8.1 多聚磷酸鹽概述 252
8.2 多聚磷酸鹽代謝 252
8.2.1 多聚磷酸鹽合成代謝和關(guān)鍵酶 253
8.2.2 多聚磷酸鹽分解代謝和關(guān)鍵酶 256
8.3 多聚磷酸鹽的生物學功能與進化意義 262
8.3.1 多聚磷酸鹽的生物學功能 262
8.3.2 多聚磷酸鹽與生命起源 269
8.4 多聚磷酸鹽的應(yīng)用價值 272
參考文獻 274
9 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)與含磷第二信使 279
9.1 環(huán)化核苷酸 281
9.2 環(huán)化雙核苷酸 284
9.2.1 環(huán)二鳥苷酸 285
9.2.2 環(huán)二腺苷酸 288
9.2.3 環(huán)-鳥苷酸-腺苷酸 290
9.3 ppGpp 292
9.4 1,4,5-三磷酸肌醇 293
9.5 “線型+對稱”結(jié)構(gòu)的信號分子ApnA 294
9.6 第二信使的作用機制和藥物研發(fā) 298
參考文獻 299
10 微生物中的含磷天然產(chǎn)物 309
10.1 引言 310
10.2 微生物中的含磷化合物 311
10.2.1 古菌產(chǎn)生的含磷化合物 311
10.2.2 細菌產(chǎn)生的含磷化合物 311
10.2.3 放線菌產(chǎn)生的含磷化合物 320
10.2.4 真菌產(chǎn)生的含磷化合物 327
10.2.5 腸道微生物產(chǎn)生的含磷化合物 329
10.2.6 利用基因組挖掘技術(shù)發(fā)現(xiàn)的含磷化合物 329
10.3 微生物合成含磷化合物相關(guān)的酶類 330
10.3.1 P—C鍵生物合成相關(guān)的酶類 330
10.3.2 P—N鍵生物合成相關(guān)的酶類 331
10.3.3 微生物轉(zhuǎn)化而來的含磷化合物 332
10.3.4 含磷天然產(chǎn)物與藥物研發(fā) 332
10.4 總結(jié)與展望 333
參考文獻 335
11 生命過程中的高配位磷 345
11.1 引言 346
11.2 磷原子的軌道特征 347
11.3 生物化學過程中的高配位磷 350
11.3.1 遺傳物質(zhì)中的高配位磷 350
11.3.2 五配位磷參與RNA非酶促水解 351
11.3.3 五配位磷參與RNA酶促水解 352
11.3.4 蛋白可逆磷酸化過程中的高配位磷 356
11.3.5 β-葡萄糖磷酸變位酶作用過程中的高配位磷 359
11.4 高配位磷化學模型研究 362
11.4.1 磷酸酯水解 362
11.4.2 前生源過程高配位磷 364
11.4.3 雙氨基酸五配位磷烷模型 370
11.5 小結(jié) 373
參考文獻 374
索引 378
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