最高解析度影象顯示DNA分子活性驚人

本文轉自【科技日報】；

科技日報北京2月21日電 （記者馮衛東）據《自然·通訊》日前報道，英國研究人員拍攝了有史以來最高解析度的單個DNA（脫氧核糖核酸）分子影象，揭示了DNA在細胞內塞滿並扭曲時可能具有令人驚訝的活性。這項新研究或有助於加速新基因療法的發展。

科學家以前使用顯微鏡觀察DNA及其扭曲的梯狀構型，但這些僅限於分子的靜態視野。科學家無法看到的是，強烈的DNA捲曲如何影響其雙螺旋結構。透過將原子力顯微鏡與分子動力學計算機模擬相結合，英國謝菲爾德大學、利茲大學和約克大學組成的聯合研究小組繪製和觀察了DNA單鏈中每個單個原子的運動和位置。研究人員拍攝的影片以前所未有的細節展示了當DNA擠在細胞內部時，施加於其上的應力和應變如何改變其形狀。

每個人類細胞都含有兩米長的DNA，為了適應我們的細胞，它已經進化為扭曲、轉動和捲曲結構。這意味著環狀DNA在基因組中無處不在，其扭曲結構與對應的鬆弛結構相比顯示出更多的動態行為。

研究小組研究了DNA微圓環，該分子的兩端連線在一起形成一個環。處於鬆弛位置（即無扭曲）的DNA微圓環的顯微影象顯示出很少的運動，當給DNA加倍的扭曲時，它突然變得更加動態，可以看出其採用了一些非常奇特的“舞蹈”動作。這些動態的行為可能會在幫助DNA找到結合伴侶並促進生長方面起到重要的作用。

以前的研究表明，DNA微圓環是健康和衰老的潛在指標，並且可以作為疾病的早期標記。由於DNA微圓環可以扭曲和彎曲，因此它們也可以變得非常緊湊。研究人員表示，能夠如此詳細地研究扭曲和緊縮的DNA微圓環如何擠入細胞，或將導致開發出全新的醫學干預措施，包括改進基於DNA的診斷和治療方法。

總編輯圈點

上世紀50年代，沃森和克里克合作發現DNA雙螺旋結構的分子模型，該研究成果標誌著分子生物學的誕生，因此也被譽為20世紀以來生物學領域最偉大的發現之一。此後幾十年中，對於DNA分子的研究日益深入，分子遺傳學、分子免疫學等細分領域逐漸發展起來。最新研究對DNA分子的認知又深入推進一步，使科學家可以憑藉更高的解析度瞭解DNA的神奇特性。