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健康人体细胞中首次发现四螺旋DNA

2020-07-22 中国科学报 徐锐
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双螺旋结构“升级”。图片来源:Ella Maru Studio

  众所周知,DNA是生物体发育和正常运作必不可少的大分子,其结构为双螺旋。但是这一结构有时会加倍。研究人员首次在健康人体细胞中发现了四螺旋DNA结构。相关论文近日发表于《自然—化学》。

  此前研究人员曾在一些癌细胞和实验室的化学实验中发现四螺旋DNA,这是第一次在健康的人类活体细胞中发现这种结构,而且它是由正常细胞过程产生的稳定结构。

  “毫无疑问,我们已经证明了四股DNA可以在活细胞中形成。这迫使我们重新思考DNA的生物学特征。”英国帝国理工学院的Marco Di Antonio说。

  据《新科学家》报道,DNA分子由腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)4种碱基组成,它们有多种结合的方式。G作为其中唯一能够与自身结合的碱基,当4个G形成一个正方形时,就构成了一个四螺旋结构。

  Di Antonio和同事通过在活体细胞的DNA上附加一种新的荧光标记,从而观察到人体组织中的四螺旋结构。他表示,这一发现可能会提高人类对遗传物质是如何泄露信息的认识。

  “我们确切地知道DNA的作用,但不清楚细胞是如何知道在哪里表达基因,以及制造多少蛋白质的。”Di Antonio说。

  研究人员推测,四螺旋结构的形成能便于遗传密码的解读,影响蛋白质的制造,甚至每种蛋白质的含量。

  通常,上述功能是由表观遗传标记(DNA上的化学标记,可以增加或减少基因的活性)实现的,而DNA的四螺旋结构似乎也具有类似的作用。“四螺旋DNA的形成和表观遗传标记之间存在某种串扰,四螺旋本身就是一种表观遗传标记。”Di Antonio说

  英国东安格利亚大学的Zoe Waller认为,这项研究为四螺旋结构是正常DNA功能一部分的论点提供了证据,人们对DNA双螺旋结构的看法可能已经过时了。这项研究证明DNA的结构或形状不是固定的。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41557-020-0506-4

打印 责任编辑:侯茜
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