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      研究為擴(kuò)大DNA研究打開了大門
      
			
      
				2019-04-14 14:14:19
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      德克薩斯A&M大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系副教授Wonmuk Hwang博士正在研究DNA的力學(xué)，即人體的藍(lán)圖。Hwang和他的前博士生Xiaojing Teng博士提出了一個(gè)問題：如果遺傳信息在所有細(xì)胞中是相同的，那么為什么肌肉細(xì)胞的外觀和行為與皮膚細(xì)胞不同?
      

      研究為擴(kuò)大DNA研究打開了大門
      

      “為了選擇性地打開和關(guān)閉不同的基因以確定細(xì)胞類型，你需要修改這種基因表達(dá)，其中一種方法就是化學(xué)修飾DNA，”Hwang說。
      

      身體實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要方式是通過甲基化，其中甲基基團(tuán)粘附在DNA中的特定位置，使得該組阻止該區(qū)域中的遺傳信息被細(xì)胞讀取。此外，甲基化影響DNA的局部靈活性，進(jìn)而控制DNA如何被包裝到染色體中。雖然這些過程眾所周知，甲基化如何影響DNA的機(jī)械性能仍然未知。
      

      通過使用德克薩斯A&M高性能研究計(jì)算設(shè)施的超級(jí)計(jì)算機(jī)以及德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的德克薩斯高級(jí)計(jì)算中心的廣泛模擬，Hwang能夠確定甲基周圍的DNA區(qū)域如何相互碰撞和改變機(jī)械行為。
      

      隨著這一發(fā)現(xiàn)，Hwang說他們發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)意外的洞察力。
      

      “這些甲基不僅撞擊DNA中的鄰近原子，而且水分子在這些甲基周圍重新排列，”Hwang說。“即使在沒有原子與甲基直接碰撞的情況下，重排的水分子實(shí)際上也能抵抗變形，就像周圍的水分子是DNA本身的一部分一樣。”
      

      有多種應(yīng)用可以理解甲基化等過程是如何起作用的。Hwang給出的一個(gè)例子是開發(fā)更多關(guān)于癌細(xì)胞如何發(fā)揮作用的知識(shí)。
      

      他說：“癌細(xì)胞經(jīng)常甲基化它們的DNA，以關(guān)閉控制細(xì)胞分裂的基因，促進(jìn)不受控制的生長(zhǎng)。”
      

      另一個(gè)是藥物與DNA的相互作用以及藥物設(shè)計(jì)應(yīng)如何考慮這些水分子。
      

      “這項(xiàng)研究不會(huì)立即導(dǎo)致新藥，但它為更合理的藥物設(shè)計(jì)提供了更多的一步，”黃說。“人們幾十年來一直在研究癌癥，我并不認(rèn)為我可以立即解決問題。但所有這些努力都在朝著正確的方向逐步推進(jìn)。”
      

      Hwang說，他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的方法打開了分析其他類型DNA或RNA修飾的大門，以及它們的行為如何根據(jù)引入的藥物而變化。
      

      這篇文章刊登在4月24日出版的“生物物理學(xué)報(bào)”的封面上。
      
			

			
        
      
			
      
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