DNA雙螺旋結構是初中生都知道的生物知識，但科學界這次發(fā)現(xiàn)了全新的結構，并發(fā)表在《自然化學》雜志上。

DNA雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)證實了我們的遺傳密碼是以更復雜的對稱性制造的，這些分子變體的形式影響我們的生物學功能。

“大多數(shù)人想到DNA時，首先想到的是雙螺旋，這項新研究提醒我們，存在完全不同的DNA結構，對我們的細胞很重要。”來自澳大利亞加文醫(yī)學研究所的抗體療法研究員丹尼爾·克里斯特說。

該團隊確定的新DNA成分被稱為嵌入基序（i-motif）結構，該結構最早在20世紀90年代由研究人員發(fā)現(xiàn)，但到目前為止只有在體外見過，而不是在活細胞中。

因為這個所謂的i-motif喜歡酸性環(huán)境（科學家可以在實驗室中創(chuàng)造一種條件，但不會在體內(nèi)自然發(fā)生），許多科學家認為它不可能存在于人體細胞中。

而這回的研究終于實打?qū)嵉匕l(fā)現(xiàn)：i-motif天然存在于人類細胞中，這意味著這個結構對細胞生物學的重要性，需要研究者們重新重視這個關鍵點。

019 dna i motif結構活細胞2。(Zeraati et al.， Nat Chem， 2018)

如果你對DNA形狀的唯一熟悉是由沃森和克里克所創(chuàng)造的雙螺旋螺旋結構，那么i-motif的結構可能會讓你大吃一驚。

聯(lián)合主導這項研究的基因組學家Marcel Dinger解釋道，“i-motif是DNA的四個鏈結，在結型結構中，DNA的相同鏈上的C [胞嘧啶]字母彼此結合 ，而在以往的雙螺旋結構中，堿基反向識別匹配，C與G[鳥嘌呤]結合在一起。”

根據(jù)新研究的第一作者Garvan的Mahdi Zeraati的說法，i-motif還只是許多不采用雙螺旋形式的DNA結構之一，而A-DNA，Z-DNA，三鏈DNA和十字形DNA也可能存在于我們的細胞中。

另一種名為G-quadruplex（G4）的DNA結構在2013年首次被人類細胞的研究人員可視化，他們利用一種工程抗體來揭示細胞內(nèi)的G4。

在這項新研究中，Zeraati和其他研究人員采用了相同的技術，開發(fā)了一種能夠特異性識別和結合i-motif的抗體片段（稱為iMab）。這使得研究人員能用免疫熒光法突出了它們在細胞中的位置。

藝術家的印象，覆蓋在細胞核心的iMab抗體(綠色)成像(Chris Hammang)

Zeraati說：“最讓我們興奮的是，我們可以看到綠色的斑點，i-motif隨著時間的推移而出現(xiàn)和消失，我們成功觀察到了它們形成、溶解和再次形成的全過程。”

雖然關于i-motif結構的功能還有很多東西需要了解，但研究結果表明，在細胞的“生命周期”中，短暫的i-motif通常形成于晚期（G1期），也就是DNA被積極“讀取”時。

i-motifs也傾向于出現(xiàn)在所謂的“啟動子”區(qū)域（控制基因是否開啟或關閉的DNA區(qū)域）以及與衰老相關的端粒中。

“我們認為，i-motifs的到來和發(fā)展影響了這兩個重點區(qū)域的功能，它們很可能在那里幫助開啟或關閉基因，并影響基因是否被積極地閱讀。”

現(xiàn)在我們已經(jīng)明確知道細胞中存在這種新的DNA形式，它將使研究人員有權弄清楚這些結構在我們體內(nèi)的作用，不管是i-motif，還是A-DNA，Z-DNA，三重DNA，和十字形DNA。

“這些替代的DNA構象，可能對細胞中的蛋白質(zhì)識別其同源DNA序列并發(fā)揮其調(diào)節(jié)功能很重要，影響細胞正常運作，這些結構中的任何畸變都可能導致病理結果。”

Dinger補充說，“同樣地，由于與常規(guī)形狀的DNA相比，特殊結構的DNA數(shù)較少，靶向DNA的藥物可能更具體地結合。這些類型的藥物可能有助于癌癥治療。”

（原標題：Nature子刊：科學大發(fā)現(xiàn)DNA不只雙螺旋）