双螺旋 科学大发现 DNA不只双螺旋

DNA双螺旋结构是初中生都知道的生物知识，但科学界发现了一个全新的结构，并发表在《自然化学》上。

DNA双螺旋结构的发现证实了我们的遗传密码是用更复杂的对称性做出来的，而这些分子变异影响了我们的生物功能。

“大多数人想到DNA，首先想到的是双螺旋。这项新的研究提醒我们，对于我们的细胞来说，有完全不同的DNA结构非常重要。”澳大利亚加文医学研究所的抗体治疗研究员丹尼尔·克里斯特说。

该团队发现的新DNA成分被称为I-基序结构，这是研究人员在20世纪90年代首次发现的，但只在体外见过，在活细胞中没有。

因为这个所谓的i-motif喜欢酸性环境(科学家可以在实验室创造条件，但不会在体内自然发生)，所以很多科学家认为它不可能存在于人体细胞中。

然而，这项研究最终发现，I-基序天然存在于人类细胞中，这意味着这种结构对细胞生物学很重要，研究人员需要更多地关注这一关键点。

019 dna i基序结构活细胞2。(Zeraati等人，Nat Chem，2018年)

如果你对DNA形状的唯一熟悉是沃森和克里克创造的双螺旋结构，那么i-motif的结构可能会让你大吃一惊。

共同领导这项研究的基因组学家马塞尔·丁格解释说:“i-motif是DNA的四条链。在纽结结构中，DNA同一链上的字母C[胞嘧啶]相互结合，而在之前的双螺旋结构中，碱基反向识别匹配，C和G[鸟嘌呤]结合在一起。”

根据这项新研究的第一作者、加尔万的迈赫迪·泽拉蒂(Mahdi Zeraati)的说法，i-motif只是许多不采用双螺旋形式的DNA结构之一，而A-DNA、Z-DNA、三链DNA和十字形DNA也可能存在于我们的细胞中。

2013年，人类细胞的研究人员首次发现了另一种名为G-四链体(G4)的DNA结构。他们使用一种工程抗体来揭示细胞中的G4。

在这项新的研究中，Zeraati和其他研究人员使用相同的技术开发了一种能够特异性识别和结合I-基序的抗体片段(称为iMab)。这使得研究人员能够通过免疫荧光来突出他们在细胞中的位置。

艺术家印象，iMab抗体(绿色)成像覆盖细胞核心(克里斯哈芒)

泽拉提说:“最让我们兴奋的是，我们可以看到绿色的斑点，i-motif随着时间的推移而出现和消失。我们成功地观察了它们形成、溶解和再形成的整个过程。”

虽然关于I-基序结构的功能还有很多要了解，但研究结果表明，在细胞的“生命周期”中，短命的I-基序通常形成于后期(G1期)，即DNA被主动“读取”的时候。

I-基序也往往出现在所谓的“启动子”区域(控制基因开启或关闭的DNA区域)和与衰老有关的端粒中。

“我们认为I-基序的出现和发展已经影响了这两个关键区域的功能，它们可能有助于打开或关闭基因，并影响基因是否被主动读取。”

现在我们已经清楚地知道这种新的DNA形式存在于细胞中，它将赋予研究人员理解这些结构在我们身体中的功能的权利，无论是I-基序、A-DNA、Z-DNA、三重DNA、交叉DNA。

“这些可供选择的DNA构象可能对细胞中的蛋白质识别其同源DNA序列并发挥其调节功能很重要，从而影响细胞的正常运转。这些结构的任何扭曲都可能导致病理结果。”

丁格补充道，“同样，由于特殊结构的DNA数量比常规形状的DNA少，靶向DNA的药物可能会更特异地结合。这些类型的药物可能有助于癌症治疗。”