當(dāng)您想到DNA時(shí)，您可能會(huì)想到著名的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這種梯狀結(jié)構(gòu)像開瓶器一樣優(yōu)雅地扭曲。

但DNA并不總是采用這種形式。人類中存在一種形狀的DNA，特別是四鏈結(jié)構(gòu)的遺傳密碼 - 多年來一直引起科學(xué)家們的爭議。因?yàn)檫@種所謂的i-motif喜歡酸性環(huán)境(科學(xué)家可以在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造但不會(huì)在體內(nèi)自然產(chǎn)生的條件)，許多科學(xué)家認(rèn)為它不可能存在于人體細(xì)胞中。

但是近年來，研究已經(jīng)指出這種奇異形式的DNA實(shí)際上可能存在于活著的人類中。現(xiàn)在，今天(4月23日)發(fā)表在“自然化學(xué)”雜志上的一項(xiàng)新研究提供了第一個(gè)直接的證據(jù)，證明它確實(shí)存在，并且可能在調(diào)節(jié)我們的基因方面發(fā)揮重要作用。

“在此之前，DNA可以[像這樣折疊]是一種學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，但它根本不為生物學(xué)所知它是什么，”高級研究作者，Kinghorn臨床基因組學(xué)中心負(fù)責(zé)人Marcel Dinger說。在悉尼加爾萬醫(yī)學(xué)研究所。他說，看著這些i-motif出現(xiàn)在活細(xì)胞中“非常壯觀”。

為了發(fā)現(xiàn)i-motif，Dinger和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種抗體 - 一種針對體內(nèi)外來入侵者的蛋白質(zhì) - 專門發(fā)現(xiàn)并鎖定i-motifs。他們用熒光染料標(biāo)記這些抗體，然后在實(shí)驗(yàn)室中將它們注射到人體細(xì)胞中。使用強(qiáng)大的顯微鏡，他們發(fā)現(xiàn)了一堆微小的，發(fā)光的，綠色的點(diǎn)狀抗體，可以抓住難以捉摸的i-motif。

根據(jù)Dinger的說法，發(fā)表這篇論文最困難的部分是證明抗體只能鎖定在i-motifs而不是其他形狀的DNA上。他們通過測試抗體如何與其他形式的DNA相互作用來做到這一點(diǎn)，例如經(jīng)典的雙螺旋和與i-motif相關(guān)的更好研究的結(jié)構(gòu)，稱為G4四鏈體。果然，抗體被證實(shí)是忠實(shí)的 - 它不會(huì)與這些其他形式中的任何一種結(jié)合。

“這是一個(gè)非常令人興奮的發(fā)現(xiàn)，”英國東英吉利大學(xué)化學(xué)生物學(xué)高級講師Zoe Waller說，他沒有參與這項(xiàng)研究。“這項(xiàng)工作正在為這些[DNA形式]確實(shí)在體內(nèi)存在 并且值得進(jìn)一步研究的大量證據(jù)提供支持 。”

在監(jiān)管中的作用

Dinger告訴Live Science，讓團(tuán)隊(duì)真正著迷的不僅僅是這些i-motif存在于活細(xì)胞中，而且這些綠色燈光閃爍著 - 這意味著i-motif折疊成存在然后反復(fù)展開。特別是，研究人員發(fā)現(xiàn)DNA在轉(zhuǎn)錄的特定階段以較高的速率折疊成i-基序 - 這一過程將基因翻譯成蛋白質(zhì) - 當(dāng)DNA剛剛開始積極轉(zhuǎn)錄時(shí)。后來，DNA展開回到通常的狀態(tài)，i-motif消失了。根據(jù)Dinger的說法，這可能意味著i-motif在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄過程中起著非常特殊的作用。

實(shí)際上，這項(xiàng)研究支持以前在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中的研究，即這些折疊發(fā)生在調(diào)節(jié)基因的區(qū)域。這些區(qū)域包括稱為“ 端粒 ” 的染色體的末端，被認(rèn)為在衰老中起作用，而區(qū)域稱為啟動(dòng)子，其任務(wù)是打開和關(guān)閉基因。

但是，盡管知道這些折疊可能出現(xiàn)的某些區(qū)域，研究人員還不知道折疊控制哪些基因或當(dāng)您擾亂細(xì)胞時(shí)會(huì)發(fā)生什么，從而無法形成這些結(jié)構(gòu)。

“有很多我們不了解的基因組，可能就像它的99%，”Dinger說。在活細(xì)胞中看到像這樣折疊的DNA“可以解碼基因組中的那些部分，并了解它們的作用。”

事實(shí)上，這些奇怪的褶皺可能存在于我們的每一個(gè)細(xì)胞中，Dinger說。他說，與正常形狀的DNA相比，由于基因組的折疊次數(shù)較少，因此與非折疊區(qū)域相比，靶向DNA的藥物可以更具特異性地結(jié)合。

例如，這些類型的藥物可能有助于癌癥治療。亞利桑那大學(xué)教授，Reglagene的首席科學(xué)官Laurence Hurley表示，某些癌癥治療方法存在的一個(gè)問題是，他們沒有足夠的選擇性來定位有問題的DNA片段.Reglagene是一家設(shè)計(jì)治療性分子的公司 - 像i-motifs一樣的鏈DNA。相反，癌癥藥物也可能附著在DNA的其他部分，導(dǎo)致可能有害的副作用，Hurley說，他不是新研究的一部分。

“我一直在等待這樣的論文出來很長時(shí)間，”赫爾利告訴Live Science。“這為圍繞這些新結(jié)構(gòu)的重大治療努力提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且消除了人們對這些結(jié)構(gòu)是否真實(shí)并具有任何生物學(xué)意義的懷疑。”