DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是初中生都知道的生物知識(shí)，但科學(xué)界這次發(fā)現(xiàn)了全新的結(jié)構(gòu)，并發(fā)表在《自然化學(xué)》雜志上。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了我們的遺傳密碼是以更復(fù)雜的對稱性制造的，這些分子變體的形式影響我們的生物學(xué)功能。

“大多數(shù)人想到DNA時(shí)，首先想到的是雙螺旋，這項(xiàng)新研究提醒我們，存在完全不同的DNA結(jié)構(gòu)，對我們的細(xì)胞很重要。”來自澳大利亞加文醫(yī)學(xué)研究所的抗體療法研究員丹尼爾·克里斯特說。

該團(tuán)隊(duì)確定的新DNA成分被稱為嵌入基序（i-motif）結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)最早在20世紀(jì)90年代由研究人員發(fā)現(xiàn)，但到目前為止只有在體外見過，而不是在活細(xì)胞中。

因?yàn)檫@個(gè)所謂的i-motif喜歡酸性環(huán)境（科學(xué)家可以在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造一種條件，但不會(huì)在體內(nèi)自然發(fā)生），許多科學(xué)家認(rèn)為它不可能存在于人體細(xì)胞中。

而這回的研究終于實(shí)打?qū)嵉匕l(fā)現(xiàn)：i-motif天然存在于人類細(xì)胞中，這意味著這個(gè)結(jié)構(gòu)對細(xì)胞生物學(xué)的重要性，需要研究者們重新重視這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

019 dna i motif結(jié)構(gòu)活細(xì)胞2。(Zeraati et al.， Nat Chem， 2018)

如果你對DNA形狀的唯一熟悉是由沃森和克里克所創(chuàng)造的雙螺旋螺旋結(jié)構(gòu)，那么i-motif的結(jié)構(gòu)可能會(huì)讓你大吃一驚。

聯(lián)合主導(dǎo)這項(xiàng)研究的基因組學(xué)家Marcel Dinger解釋道，“i-motif是DNA的四個(gè)鏈結(jié)，在結(jié)型結(jié)構(gòu)中，DNA的相同鏈上的C [胞嘧啶]字母彼此結(jié)合 ，而在以往的雙螺旋結(jié)構(gòu)中，堿基反向識(shí)別匹配，C與G[鳥嘌呤]結(jié)合在一起。”

根據(jù)新研究的第一作者Garvan的Mahdi Zeraati的說法，i-motif還只是許多不采用雙螺旋形式的DNA結(jié)構(gòu)之一，而A-DNA，Z-DNA，三鏈DNA和十字形DNA也可能存在于我們的細(xì)胞中。

另一種名為G-quadruplex（G4）的DNA結(jié)構(gòu)在2013年首次被人類細(xì)胞的研究人員可視化，他們利用一種工程抗體來揭示細(xì)胞內(nèi)的G4。

在這項(xiàng)新研究中，Zeraati和其他研究人員采用了相同的技術(shù)，開發(fā)了一種能夠特異性識(shí)別和結(jié)合i-motif的抗體片段（稱為iMab）。這使得研究人員能用免疫熒光法突出了它們在細(xì)胞中的位置。

藝術(shù)家的印象，覆蓋在細(xì)胞核心的iMab抗體(綠色)成像(Chris Hammang)

Zeraati說：“最讓我們興奮的是，我們可以看到綠色的斑點(diǎn)，i-motif隨著時(shí)間的推移而出現(xiàn)和消失，我們成功觀察到了它們形成、溶解和再次形成的全過程。”

雖然關(guān)于i-motif結(jié)構(gòu)的功能還有很多東西需要了解，但研究結(jié)果表明，在細(xì)胞的“生命周期”中，短暫的i-motif通常形成于晚期（G1期），也就是DNA被積極“讀取”時(shí)。

i-motifs也傾向于出現(xiàn)在所謂的“啟動(dòng)子”區(qū)域（控制基因是否開啟或關(guān)閉的DNA區(qū)域）以及與衰老相關(guān)的端粒中。

“我們認(rèn)為，i-motifs的到來和發(fā)展影響了這兩個(gè)重點(diǎn)區(qū)域的功能，它們很可能在那里幫助開啟或關(guān)閉基因，并影響基因是否被積極地閱讀。”

現(xiàn)在我們已經(jīng)明確知道細(xì)胞中存在這種新的DNA形式，它將使研究人員有權(quán)弄清楚這些結(jié)構(gòu)在我們體內(nèi)的作用，不管是i-motif，還是A-DNA，Z-DNA，三重DNA，和十字形DNA。

“這些替代的DNA構(gòu)象，可能對細(xì)胞中的蛋白質(zhì)識(shí)別其同源DNA序列并發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能很重要，影響細(xì)胞正常運(yùn)作，這些結(jié)構(gòu)中的任何畸變都可能導(dǎo)致病理結(jié)果。”

Dinger補(bǔ)充說，“同樣地，由于與常規(guī)形狀的DNA相比，特殊結(jié)構(gòu)的DNA數(shù)較少，靶向DNA的藥物可能更具體地結(jié)合。這些類型的藥物可能有助于癌癥治療。”

（原標(biāo)題：Nature子刊：科學(xué)大發(fā)現(xiàn)DNA不只雙螺旋）