除了“双螺旋”，DNA还有其他新结构 | Nature子刊

一提到DNA，人们立即会想到双螺旋结构，似乎这种结构已经在人们脑中形成了“刻板印象”。而近日，研究人员在人类中新发现了另外一种 “奇异的”DNA形式，重塑了人们对DNA结构的认识。

An artist's impression of the i-motifs (shown in white and green) with white, Y-shaped antibodies binding to them. Credit: Chris Hammang

自1953年James Watson和Francis Crick 发现DNA的结构以来，这个标志性的 “双螺旋”形状就吸引了公众的想象力。现在终于证明，DNA短段还可以以其他形状存在（至少在实验室中是这样）。

这个被命名为“i-motifs”的新DNA结构形如一个扭曲的“结”，它首次被证明直接出现在活细胞中。科学家们怀疑，这些不同的形状可能在DNA代码的“读取”（read）方式和时间上起着重要作用。

相关结果于4月23日由澳大利亚加文医学研究所的研究人员发表在《自然化学》杂志上，文章题为“I-motif DNA structures are formed in the nuclei of human cells”。

DOI:10.1038/s41557-018-0046-3

1发现完全不同于双螺旋的新结构

“i-motifs是DNA的一个四链结，”该研究的共同通讯作者Marcel E. Dinger说， “在‘结结构’（knot structure）中，同一DNA链上的C字母彼此结合（即C对应的还是C）——因此这与双螺旋非常不同，双螺旋中，相对链上的‘字母’彼此识别，（即A与T配对，C与G配对）。”

为了检测细胞内的i-motifs，研究人员开发了一种精确的新工具——抗体分子的片段（a fragment of an antibody molecule），它能以非常高的亲和力特异性识别并附着于i-motifs上。

先前，i-motifs特异性抗体的缺乏严重阻碍了人们对其作用的理解。而通过这种新工具，研究人员发现了“i-motifs”在一系列人类细胞系中的位置。利用荧光技术，他们在细胞核内发现了许多绿色斑点，这些斑点表明了i-motifs的位置。

论文第一作者Mahdi Zeraati博士说：“最让我们兴奋的是，随着时间的推移，我们可以看到绿色斑点——i-motifs的出现和消失，因此我们能知道它们正在形成、溶解和再次形成。”

2i-motifs的形成阶段

研究人员表明，i-motifs大多形成于细胞“生命周期”的某一特定阶段，即晚期G1期，此时DNA正在被活跃的“读取”。他们还表明，i-motifs会出现在一些启动子区域（控制基因开启或关闭的DNA区域）和染色体端粒（染色体的末端结构，在衰老过程中起着重要作用）中。

研究人员认为，i-motifs的出现和消失似乎有助于基因的开启或关闭，并影响基因是否被主动读取。

3重要意义

Marcel Dinger总结说:“在细胞中发现一种全新形式的DNA是令人兴奋的，这些发现将为进一步了解这种新的DNA形态的真正用途以及它是否会对健康和疾病产生影响奠定基础。”

责编：艾曼

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参考资料：1）New Form of DNA Structure Identified

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