細胞中發現的四鏈 DNA 結構

一種新發現的非尋常核酸結構可能在調節某些基因中發揮作用

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來自《自然》雜誌

在生物學中,沒有比 DNA 雙螺旋結構更具標誌性的影像了,它會自身盤繞和超螺旋,形成緻密的染色體。

但是,透過摺疊富含鳥嘌呤(DNA 的構建模組之一)的合成 DNA 鏈,可以在實驗室中輕鬆建立一種截然不同、呈方形的 DNA 結構。科學家們長期以來一直認為,這些所謂的“G-四鏈體結構”可能偶爾會在活細胞的 DNA 中形成。G-四鏈體由來自富含 G 的鏈上不同位置的四個鳥嘌呤組成,它們透過一種特殊的氫鍵結合在一起,形成一個緊湊的方形結構,從而中斷 DNA 螺旋。


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在今天線上發表於《自然化學》雜誌上的一篇論文中,英國劍橋大學的 Shankar Balasubramanian 領導的研究人員提供了強有力的證據,表明 G-四鏈體確實存在於細胞中,並且這些不尋常的結構可能具有重要的生物學功能。

保護染色體
染色體 DNA 的保護性末端(稱為端粒)富含鳥嘌呤,因此很可能是 G-四鏈體結構的候選者。事實上,對癌細胞的研究表明,結合並穩定 G-四鏈體結構的小分子會導致端粒處的 DNA 損傷,這支援了這一論點。

在搜尋人類基因組資料以尋找其他富含鳥嘌呤的序列後,一些科學家認為,四鏈體也可能在基因組中其他參與調節基因的區域產生,特別是某些致癌基因。

G-四鏈體視覺化
Balasubramanian 及其同事發現,情況似乎確實如此。他們設計了一種抗體,該抗體能夠緊密且特異性地結合 G-四鏈體結構,而不與雙螺旋 DNA 結合。當他們將抗體與培養中的人類細胞一起孵育時,他們發現該抗體結合到染色體中的許多不同位點,只有大約四分之一位於端粒中。

“現在還處於早期階段,但如果我們能夠準確繪製出這些 G-四鏈體結構在基因組中出現的位置,我們可能會更好地瞭解如何控制在諸如癌症等疾病中失控的基因或其他細胞過程,”他說。“無論如何,這是長遠的願景。”

本文經《自然》雜誌許可轉載。這篇文章首次發表於 2013 年 1 月 20 日。

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