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【medical-news】DNA也玩摇滚
译者：Docofsoul
《每日科学》2011年1月29日报道 —— 来自密歇根大学与加州大学欧文分校的一项研究揭示了功能神奇、曲线曼妙的生命分子DNA其实有着个性上的迥然不同一面。
功能神奇、曲线曼妙的生命分子DNA其实有着个性上的迥然不同一面。在一些罕见的情形下，DNA建筑模块会跳起“摇摆舞”，使得其为人熟谙的双螺旋结构发生改变而展现别开生面的新形态。（图片来源：密歇根大学）
在一些罕见的情形下，DNA建筑模块会跳起“摇摆舞”，使得其为人熟谙的双螺旋结构发生改变而展现别开生面的新形态。
密歇根大学化学教授与生物物理学教授Hashim M. Al-Hashimi说：“我们的研究显示，大约在百分之一的时间内，质相直观的DNA双螺旋结构能够以另外一种形态存在，并且这种形态具有良好的功能性。总的来说，这些研究数据向我们提示了遗传密码中所贮存的信息具有多层属性。” 本发现已在线发表于1月26日的《Nature》杂志。
DNA分子能够象绳梯那样弯曲及挠动的属性已为人所熟知，但在这些旋转的整个过程中，其建筑模块（碱基）总是保持成对出现，即James Watson（詹姆斯?沃森） 与 Francis Crick（弗朗西斯?克里克）最初阐述的那种方式出现（1953年两人提出了DNA旋转楼梯结构说）。而通过运用高分辨核磁共振（NMR）技术，Al-Hashimi的研究小组观察到了DNA另外一种不同形态的昙花一现 —— 在这种形态中，“楼梯”的某些梯级被拆开，然后形成了与经典的沃森—克里克碱基对迥然不同的稳定结构。
问题在于：这些稳定的、不同寻常的结构究竟是什么？研究生Evgenia Nikolova说：“通过应用NMR，我们能够观察这种特殊形态的化学位移。这些化学位移与指纹相似，能够告诉我们有关该结构的某些情况。”通过谨慎的分析，Nikolova意识到这些“指纹”有其典型倾向：某些碱基翻转了180度。
“这好象将一级楼梯的一半拿开来然后翻转（颠倒），这样就出现梯级的面一半向上一半向下的情形。接着，你可以将这两个半个梯级重新放在一起，但结果就不再是华森—克里克碱基对（Watson-Crick碱基对），而是叫做Hoogsteen碱基对。”
加州大学欧文分校化学副教授Ioan Andricioaei 说：“应用计算机模型，我们进一步证实了单个碱基能够在双螺旋结构内翻身从而形成Hoogsteen碱基对。”
此前在双链DNA中已观察到了Hoogsteen碱基对，但只有在DNA分子与蛋白或药物结合的时候、或DNA被损坏时才能被观察到。新的研究则显示既使在正常的环境中、在没有外来影响的情形下，DNA的某些部分也倾向于在一段短暂的时间内转变为另一种称之为“激发态”的不同结构。
此前对DNA结构的研究主要依赖于诸如X射线以及传统NMR等技术，这些技术均无法发现如此短暂或罕见的结构变化。
Al-Hashimi 指出：“这些方法无法捕捉DNA不同寻常的、可能只存在千分之一秒（或者说出现频率很低）的结构形态，我们采用新的液体核磁共振（solution NMR）法（此法此前已用于研究罕见蛋白变异），并加以变化，然后就可以用以研究核酸中出现的罕见状态。现在有了观察这些所谓激发态的正确工具，我们可能会发现DNA以及RNA中其它昙花一现的状态。”
Al-Hashimi介绍说，因为DNA与蛋白之间的重要的互动现象被认为同时由碱基序列以及DNA分子的挠曲度所支配，这些激发态代表了包含于遗传密码内全新的信息水平。
除了Al-Hashimi、Nikolova 与 Andricioaei，论文的作者还包括本科生Abigail Wise与密歇根大学生物化学助理教授Patrick O'Brien、加州大学欧文分校的博士后研究者Eunae Kim。
本论文的研究者接受了国家科学基金会、国立卫生研究院与密歇根大学的资金支持。
参考文献：
Evgenia N. Nikolova, Eunae Kim, Abigail A. Wise, Patrick J. O’Brien, Ioan Andricioaei, Hashim M. Al-Hashimi. Transient Hoogsteen base pairs in canonical duplex DNA. Nature, 2011; DOI: 10.1038/nature09775
原英文报道地址：
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/01/110128104244.htm
论文地址：
http://dx.doi.org/10.1038/nature09775
Docofsoul译于2011年1月31日星期一
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