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PNAS:DNA結構為多年爭論畫上句號

日期:2013-03-04 10:10:37

雙鏈DNA是動態的分子,其結構會根據不同條件而改變,不過迄今為止DNA在高度拉伸條件下的狀態還沒有定論。

 

現在,新加坡國立大學NUS副教授Yan Jie領導的研究團隊,確定了機械力拉伸引起的三種DNA結構。關于機械力拉伸對DNA結構的影響,科學界一直存在著爭議,而這項研究為此提供了明確的答案,為長達十七年的爭論畫上了句號。

 

DNA結構變化之爭

 

近些年來,人們通過單分子研究發現,機械力拉伸不僅會拉長DNA,還會使其結構發生轉變。對此,人們也提出了一些DNA拉伸的可能結構,主要有以下三種:拉伸下的單鏈DNA、含有平行鏈的DNA起泡結構和新型堿基配對的雙鏈DNA。在近十七年來,圍繞上述結構轉變科學家們展開了熱烈的討論。

 

為了全面了解機械力拉伸對DNA的影響,新加坡國立大學的研究人員與美國明尼蘇達大學和麻省理工合作,對所有可能的結構轉變進行了深入研究。

 

三種明確轉變

 

在這項研究中,研究人員通過控制DNA組成、溫度、拉力和鹽濃度,系統性地研究了機械力拉伸引發的DNA結構轉變。他們的研究數據成功展示了三種明顯的DNA結構,并且完全確定了這些結構各自的特性。這項發表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上的研究,不僅揭示了DNA在拉力下的所有可能結構,也為持續十七年之久的爭論畫上了句號。

 

生物學啟示和潛在應用

 

在細胞的DNA中存在著大量的力學事件,這項新研究為人們帶來了新的啟示,幫助人們進一步了解DNA損傷修復和基因轉錄等關鍵生物學過程中的力學依賴性調節。

 

此外,近年來人們以各種DNA結構的熱力學特性為基礎,開發了許多新型DNA設備。可以想見,這一新發現也將有助于未來DNA設備的研發。

 

下一步,新加坡國立大學的研究人員將進一步深入研究,以解析三種DNA拉伸結構各自的生理學功能。同時他們也將在其他力學條件下,繼續尋找新的DNA結構。

 


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