科学家最新找到一种难以捉摸的DNA“缠结”

这是DNA，但不是我们所知道的，在一个世界上，澳大利亚的研究人员已经发现了一种新的DNA结构，叫做“i-motif”细胞。DNA的一个扭曲的“结”，在活细胞中从来没有直接看到过。这一新的发现来自Garvan医学研究所，发表在《自然化学》的主要期刊上。体内细胞深处有我们的DNA，DNA编码中的信息——所有60亿个A、C、G和T字母——为我们的身体如何构建以及它们如何工作提供了精确的指导。自从1953年詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现了DNA的结构后，这个标志性的“双螺旋”DNA的形状就已经引起了公众的想象。

对细胞内的i-motif DNA结构的概念图，以及用于检测它的抗体的工具，图片：Chris Hammang

然而，现在已知的是，DNA的短段可以存在于其他形状中，至少在实验室中——科学家们怀疑这些不同的形状可能在DNA密码的“读取”过程中起着重要的作用。新形状与双链DNA双螺旋结构完全不同。联合主持这项研究的副教授丹尼尔·克里斯特(Daniel Christ)说：当我们大多数人想到DNA时，我们想到的是双螺旋结构，这项新的研究提醒我们，完全不同的DNA结构存在——而且很可能对我们的细胞很重要。副教授Marcel Dinger(他是位于Garvan的临床基因组学的Kinghorn中心的负责人)说：i-motif是一个DNA的四个链结”，世卫组织与基督教授共同主持了这项研究。

在结状结构中，相同DNA链上的C字母相互结合——所以这与双螺旋结构非常不同，在那里，‘字母’在相反的线上相互识别，而Cs与Gs(鸟嘌呤)结合在一起。虽然研究人员之前已经看到了i-motif，并对其进行了详细的研究，但只有在实验室中，在人工条件下，而不是在细胞内，它才被发现。事实上，该领域的科学家们一直在争论，“i-motif '节”是否会存在于所有生物体内，这一问题得到了新发现的解决。为了检测细胞内的i-motifs，研究人员开发了一种精确的新工具——一种抗体分子的片段——它可以特别识别并附着在具有很高亲和力的i-motifs上。

到目前为止，缺乏针对i-motifs的特异性抗体已经严重阻碍了对其作用的理解。关键的是，抗体片段并没有检测螺旋状的DNA，也没有识别“g – 4型结构”(结构上类似的四链DNA排列)。有了这个新工具，研究人员发现了一系列人类细胞系中“i-motifs”的位置。利用荧光技术来定位i-motifs的位置，他们在细胞核中发现了许多绿色的斑点，这表明了i-motifs的位置。最让我们兴奋的是，可以看到绿色的焦点——随着时间的推移而出现和消失，所以知道它们正在形成、溶解和形成，研究支撑了这项研究的发现。

研究人员发现，i-motifs大多是在细胞的“生命周期”(即晚期G1期)的某个特定点形成的，当DNA被积极地“阅读”时。在一些启动子区域(控制基因是否开启或关闭的DNA区域)和染色体端粒(染色体端粒)中出现了i-motifs，这在衰老过程中很重要。i-motifs的出现和发展是他们所做事情的一个线索。似乎有可能帮助开关基因，并影响基因是否被积极地阅读。i-motifs的短暂性解释了为什么它们在细胞中很难追踪到现在。马塞尔·丁格教授说：发现细胞中一种全新的DNA形式是令人兴奋的。这些发现将为我们进一步了解DNA的新形态，以及它是否会对健康和疾病产生影响奠定了基础。

博科园-科学科普｜参考期刊文献：自然化学｜来自：加文医学研究所