最高分辨率圖像顯示DNA分子活性驚人 相關研究發(fā)表在《自然·通訊》

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，但這些僅限于分子的靜態(tài)視野。科學家無法看到的是，強烈的DNA卷曲如何影響其雙螺旋結構。通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(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節(jié)展示了當DNA擠在細胞內(nèi)部時，施加于其上的應力和應變?nèi)绾胃淖兤湫螤睢?/p>

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(jīng)進化為扭曲、轉動和卷曲結構。這意味著環(huán)狀DNA在基因組中無處不在，其扭曲結構與對應的松弛結構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找到結合伴侶并促進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，并且可以作為疾病的早期標記。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，能夠如此詳細地研究扭曲和緊縮的DNA微圓環(huán)如何擠入細胞，或將導致開發(fā)出全新的醫(yī)學干預措施，包括改進基于DNA的診斷和治療方法。