本書為“磷科學前沿與技術叢書”分冊之一。本書從生命磷化學角度對含磷生物分子的結構和功能以及所參與的生物化學過程進行了系統(tǒng)的總結，介紹了近年來生命科學領域的重要突破和進展。內容包括磷元素與生命調控過程的關系，核酸、核酸適配體及基因編輯技術，蛋白質磷酸化修飾在神經退行性疾病、真核基因轉錄延伸調控、細胞程序性壞死過程中的作用機制，磷酸化蛋白富集技術與應用，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)揮的關鍵作用。適合從事化學、生命科學、藥學研發(fā)及相關專業(yè)的科技人員、大專院校師生參考。
1 磷元素與生命調控過程 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 010
1.3.1 DNA雙螺旋結構 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 磷脂的化學結構與功能 022
1.6 核酸的結構、合成與水解過程 024
1.7 生命體系中的P—N化學鍵結構 027
1.8 磷�；D移過程機理 030
1.9 蛋白質的生物合成 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 044
參考文獻 045
2 磷與核酸 053
2.1 核酸的組成與結構 054
2.1.1 核酸的結構特征與分離 054
2.1.2 核酸中磷元素的化學性質 063
2.2 核酸磷酸骨架的化學修飾及其應用 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)的化學修飾及其應用 071
2.4 G-四鏈核酸及其配體分子設計 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計 082
2.5 小結 085
參考文獻 085
3 基于核酸的適配體和基因編輯技術 093
3.1 核酸適配體及其在疾病診斷中的應用 094
3.1.1 核酸適配體 094
3.1.2 疾病診斷中的應用 095
3.2 DNA修復與編輯 098
3.2.1 DNA 修復過程的磷化學機制 098
3.2.2 DNA 編輯過程的磷化學調控機制 106
3.3 小結 110
參考文獻 110
4 蛋白質的O-磷酸化修飾 117
4.1 引言 118
4.2 O-磷酸化與神經退行性疾病 119
4.2.1 O-磷酸化和阿爾茨海默病相關的Tau蛋白 120
4.2.2 O-磷酸化和阿爾茨海默病相關的β-淀粉樣蛋白 123
4.2.3 O-磷酸化和帕金森病相關的α-核突觸蛋白 127
4.2.4 O-磷酸化和肌萎縮側索硬化癥相關的TDP-43 131
4.3 小結 133
參考文獻 133
5 磷酸化修飾與真核基因轉錄延伸調控過程 137
5.1 磷酸化修飾與真核基因轉錄循環(huán)過程 139
5.1.1 RNA聚合酶的組成和功能 139
5.1.2 CTD的特殊結構 145
5.1.3 CTD的磷酸化修飾 147
5.1.4 CTD的去磷酸化 150
5.2 正性轉錄延伸因子P-TEFb的結構和功能 156
5.3 正性轉錄延伸因子P-TEFb的活性和調控 158
5.3.1 非活性狀態(tài)復合物——7SK snRNP 159
5.3.2 HIV-1基因轉錄調控 162
5.3.3 激酶活性狀態(tài)復合物——SEC 163
5.3.4 激酶活性狀態(tài)復合物——BEC 165
5.4 小結 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端同源結構域——RHIM結構域 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對凋亡抑制的關鍵分子 188
6.5 RIPK3-RIPK1為核心的纖維狀結構 189
6.6 RIPK3介導細胞壞死的生物學功能 191
6.6.1 RIPK3介導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 193
6.7 總結和展望 194
參考文獻 195
7 蛋白質磷酸化選擇性富集方法 201
7.1 蛋白質磷酸化概述 202
7.2 蛋白質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鍵酶 253
8.2.2 多聚磷酸鹽分解代謝和關鍵酶 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 多聚磷酸鹽的應用價值 272
參考文獻 274
9 信號轉導系統(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”結構的信號分子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 古菌產生的含磷化合物 311
10.2.2 細菌產生的含磷化合物 311
10.2.3 放線菌產生的含磷化合物 320
10.2.4 真菌產生的含磷化合物 327
10.2.5 腸道微生物產生的含磷化合物 329
10.2.6 利用基因組挖掘技術發(fā)現(xiàn)的含磷化合物 329
10.3 微生物合成含磷化合物相關的酶類 330
10.3.1 P—C鍵生物合成相關的酶類 330
10.3.2 P—N鍵生物合成相關的酶類 331
10.3.3 微生物轉化而來的含磷化合物 332
10.3.4 含磷天然產物與藥物研發(fā) 332
10.4 總結與展望 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 373
參考文獻 374
索引 378
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