最高分辨率圖像顯示DNA分子活性驚人

科技日報北京2月21日電 （記者馮衛(wèi)東）據(jù)《自然·通訊》日前報道，英國研究人員拍攝了有史以來最高分辨率的單個DNA（脫氧核糖核酸）分子圖像，揭示了DNA在細(xì)胞內(nèi)塞滿并扭曲時可能具有令人驚訝的活性。這項新研究或有助于加速新基因療法的發(fā)展。

科學(xué)家以前使用顯微鏡觀察DNA及其扭曲的梯狀構(gòu)型，但這些僅限于分子的靜態(tài)視野?？茖W(xué)家無法看到的是，強烈的DNA卷曲如何影響其雙螺旋結(jié)構(gòu)。通過將原子力顯微鏡與分子動力學(xué)計算機模擬相結(jié)合，英國謝菲爾德大學(xué)、利茲大學(xué)和約克大學(xué)組成的聯(lián)合研究小組繪制和觀察了DNA單鏈中每個單個原子的運動和位置。研究人員拍攝的視頻以前所未有的細(xì)節(jié)展示了當(dāng)DNA擠在細(xì)胞內(nèi)部時，施加于其上的應(yīng)力和應(yīng)變?nèi)绾胃淖兤湫螤睢?/p>

每個人類細(xì)胞都含有兩米長的DNA，為了適應(yīng)我們的細(xì)胞，它已經(jīng)進(jìn)化為扭曲、轉(zhuǎn)動和卷曲結(jié)構(gòu)。這意味著環(huán)狀DNA在基因組中無處不在，其扭曲結(jié)構(gòu)與對應(yīng)的松弛結(jié)構(gòu)相比顯示出更多的動態(tài)行為。

研究小組研究了DNA微圓環(huán)，該分子的兩端連接在一起形成一個環(huán)。處于松弛位置（即無扭曲）的DNA微圓環(huán)的顯微圖像顯示出很少的運動，當(dāng)給DNA加倍的扭曲時，它突然變得更加動態(tài)，可以看出其采用了一些非常奇特的“舞蹈”動作。這些動態(tài)的行為可能會在幫助DNA找到結(jié)合伴侶并促進(jìn)生長方面起到重要的作用。

以前的研究表明，DNA微圓環(huán)是健康和衰老的潛在指標(biāo)，并且可以作為疾病的早期標(biāo)記。由于DNA微圓環(huán)可以扭曲和彎曲，因此它們也可以變得非常緊湊。研究人員表示，能夠如此詳細(xì)地研究扭曲和緊縮的DNA微圓環(huán)如何擠入細(xì)胞，或?qū)?dǎo)致開發(fā)出全新的醫(yī)學(xué)干預(yù)措施，包括改進(jìn)基于DNA的診斷和治療方法。

總編輯圈點

　　上世紀(jì)50年代，沃森和克里克合作發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型，該研究成果標(biāo)志著分子生物學(xué)的誕生，因此也被譽為20世紀(jì)以來生物學(xué)領(lǐng)域最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。此后幾十年中，對于DNA分子的研究日益深入，分子遺傳學(xué)、分子免疫學(xué)等細(xì)分領(lǐng)域逐漸發(fā)展起來。最新研究對DNA分子的認(rèn)知又深入推進(jìn)一步，使科學(xué)家可以憑借更高的分辨率了解DNA的神奇特性。