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研究人员反驳了DNA如何结合自身的流行理论

瑞典查尔默斯工业大学的研究人员反驳了DNA如何结合自身的流行理论。通常认为,氢键不是将DNA结构的两侧结合在一起的氢键。相反,水是关键。这一发现为医学和生命科学研究领域的新认识打开了大门。研究结果发表在PNAS上。

DNA由糖分子和磷酸基组成的两条链构成。在这两条链之间是氮碱基,即构成基因的化合物,它们之间具有氢键。直到现在,人们普遍认为那些氢键将两条链保持在一起。

但是现在,查尔默斯工业大学的研究人员表明,DNA螺旋结构的秘密可能在于,在主要由水组成的环境中,分子内部具有疏水性。因此,环境是亲水的,而DNA分子的氮碱基是疏水的,从而推开了周围的水。当疏水单元处于亲水环境中时,它们会聚在一起以最大程度地减少其与水的接触。

氢键的作用以前被认为对于将DNA螺旋保持在一起至关重要,但似乎更多地与碱基对的排序有关,以便它们以正确的顺序连接在一起。这一发现对于理解DNA与环境之间的关系至关重要。

该研究背后的研究人员之一冯博波说:“细胞希望保护其DNA,而不是使其暴露于有时可能含有有害分子的疏水环境中。”“但是与此同时,细胞的DNA需要开放才能被利用。”

“我们相信细胞大多数时候会将其DNA保留在水溶液中,但是一旦细胞想要对其DNA进行处理(例如读取,复制或修复),就会将DNA暴露于疏水环境中。”

例如,繁殖涉及碱基对彼此溶解并开放。酶然后复制螺旋的两面以产生新的DNA。当修复受损的DNA时,受损的区域要经受疏水环境的影响,以进行更换。催化蛋白产生疏水环境。这种蛋白质对于所有DNA修复都是至关重要的,这意味着它可能是抵抗许多严重疾病的关键。

了解这些蛋白质可能会产生许多新的见解,例如抗击细菌或可能治愈癌症。细菌使用一种称为RecA的蛋白质来修复其DNA,研究人员认为,他们的研究结果可以为该过程的工作原理提供新的见解-可能提供阻止该过程从而杀死细菌的方法。

在人类细胞中,Rad51蛋白可修复DNA并修复突变的DNA序列,否则可能导致癌症。“了解癌症,我们需要了解DNA的修复方式。要了解这一点,我们首先需要了解DNA本身,” Bobo Feng说。“到目前为止,我们还没有,因为我们相信氢键是将氢键保持在一起的原因。现在,我们已经证明,背后隐藏的是疏水力。我们还表明,DNA在疏水环境中的行为完全不同。 “这可以帮助我们了解DNA及其修复方法。以前没有人将DNA放在这样的疏水环境中并研究过DNA的行为,因此到现在为止没有人发现这一点也就不足为奇了。”

研究人员还研究了DNA在比正常疏水性更高的环境中的行为,这是他们首次尝试的方法。他们使用了疏水性溶液聚乙二醇,并逐步将DNA的环境从天然亲水性环境改变为疏水性环境。他们的目的是发现当DNA没有理由结合时,DNA是否开始失去其结构,因为环境不再是亲水的。研究人员观察到,当溶液达到亲水性和疏水性之间的边界时,DNA分子的特征螺旋形式开始散开。

秒速飞艇官网仔细检查后,他们发现当碱基对彼此分开时(由于外部影响,或者仅仅是由于随机运动),结构中会形成孔,从而使水渗入。因为DNA希望保持其内部干燥,它压在一起,碱基对再次聚集在一起以挤出水。在疏水环境中,这种水会丢失,因此孔留在原处。

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