1953年，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·沃森發(fā)現(xiàn)了脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)。自此，科學(xué)界掀起了一場(chǎng)對(duì)這個(gè)生命體最基本構(gòu)建模塊進(jìn)行圖繪、研究和測(cè)序的革命。

DNA對(duì)代代相傳的遺傳物質(zhì)進(jìn)行編碼。要將DNA中編碼的信息制成生命所必需的蛋白質(zhì)和酶，核糖核酸（RNA）發(fā)揮著中介作用。RNA是一種可在細(xì)胞核糖體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的單鏈遺傳物質(zhì)。雖然其在通常情況下是單鏈的，但是某些RNA序列也能像DNA一樣形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。

1961年，亞歷山大·里奇、大衛(wèi)·戴維斯、沃森以及克里克提出假說(shuō)，被稱(chēng)為poly（rA）的RNA可形成一種平行鏈的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

50多年后，加拿大麥吉爾大學(xué)的科學(xué)家成功結(jié)晶出一個(gè)RNA短序列——poly（rA）11，并利用加拿大光源（CLS）和康奈爾高能同步加速器收集到的數(shù)據(jù)證實(shí)了poly（rA）雙螺旋假說(shuō)。

poly（rA）的詳細(xì)三維結(jié)構(gòu)圖已由麥吉爾大學(xué)生物化學(xué)教授卡勒·格林、德國(guó)哥廷根大學(xué)喬治·賽爾德雷克以及加拿大康考迪亞大學(xué)克里斯多夫·萬(wàn)茲共同發(fā)表。萬(wàn)茲和格林均是魁北克結(jié)構(gòu)生物學(xué)協(xié)會(huì)GRASP的成員。他們的研究成果發(fā)表在德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)》國(guó)際版上。

負(fù)責(zé)指導(dǎo)麥吉爾大學(xué)生物納米機(jī)械培訓(xùn)計(jì)劃的格林博士稱(chēng)：“經(jīng)過(guò)50多年的研究，能確認(rèn)出一種新的核酸結(jié)構(gòu)是非常罕見(jiàn)的，所以當(dāng)我們偶然發(fā)現(xiàn)這種不尋常的poly（rA）結(jié)晶時(shí)，我們興奮得跳了起來(lái)。”

格林說(shuō)，RNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確認(rèn)，將在生物納米材料和超分子化學(xué)的研究上具有十分有趣的應(yīng)用。核酸具有驚人的自我識(shí)別特性，將其作為基礎(chǔ)材料或可構(gòu)建出生物納米機(jī)械——利用合成生物學(xué)制成的納米級(jí)器件。

格林補(bǔ)充說(shuō)，生物納米機(jī)械的優(yōu)勢(shì)在于體積非常小、生產(chǎn)成本低、便于修改。許多生物納米機(jī)械已經(jīng)影響到我們的日常生活，如酶、傳感器、生物材料和醫(yī)學(xué)療法。RNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確認(rèn)，可能會(huì)產(chǎn)生各種下游效益，如治療和治愈艾滋病，或是幫助生物組織再生。

研究人員表示，poly（rA）結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，凸顯了基礎(chǔ)研究的重要性。他們目前正在尋找細(xì)胞如何將mRNA（信使核糖核酸）轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)的信息。

在此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用從加拿大光源的高分子結(jié)晶設(shè)施（CMCF）獲取的數(shù)據(jù)，成功地解決了poly（rA）11 RNA結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

CMCF科學(xué)家米歇爾·佛杰說(shuō)，實(shí)驗(yàn)在確認(rèn)RNA結(jié)構(gòu)上是非常成功的，也許會(huì)對(duì)探尋遺傳信息如何在細(xì)胞內(nèi)存儲(chǔ)產(chǎn)生影響。雖然DNA和RNA都攜帶有遺傳信息，但它們之間也存在不少差異。mRNA分子帶有poly（rA）的蹤跡，其化學(xué)特性與結(jié)晶中的分子相同。poly（rA）是一個(gè)重要的生理學(xué)結(jié)構(gòu)，尤其是在mRNA高局部濃度的條件下，細(xì)胞受到壓力，mRNA在細(xì)胞內(nèi)以顆粒形式聚集時(shí)就會(huì)發(fā)生這種情況。有了這些信息后，研究人員將繼續(xù)描繪RNA的各種結(jié)構(gòu)，并揭示其在新型生物納米機(jī)械設(shè)計(jì)中扮演的角色。

Poly（rA）結(jié)構(gòu)研究得到了加拿大自然科學(xué)和工程研究理事會(huì)、加拿大創(chuàng)新基金、魁北克政府、康考迪亞大學(xué)和麥吉爾大學(xué)的資金支持。