雙鏈DNA是動(dòng)態(tài)的分子，其結(jié)構(gòu)會(huì)根據(jù)不同條件而改變，不過(guò)迄今為止DNA在高度拉伸條件下的狀態(tài)還沒(méi)有定論。

現(xiàn)在，新加坡國(guó)立大學(xué)NUS副教授Yan Jie領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，確定了機(jī)械力拉伸引起的三種DNA結(jié)構(gòu)。關(guān)于機(jī)械力拉伸對(duì)DNA結(jié)構(gòu)的影響，科學(xué)界一直存在著爭(zhēng)議，而這項(xiàng)研究為此提供了明確的答案，為長(zhǎng)達(dá)十七年的爭(zhēng)論畫(huà)上了句號(hào)。

DNA結(jié)構(gòu)變化之爭(zhēng)

近些年來(lái)，人們通過(guò)單分子研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)械力拉伸不僅會(huì)拉長(zhǎng)DNA，還會(huì)使其結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變。對(duì)此，人們也提出了一些DNA拉伸的可能結(jié)構(gòu)，主要有以下三種：拉伸下的單鏈DNA、含有平行鏈的DNA起泡結(jié)構(gòu)和新型堿基配對(duì)的雙鏈DNA。在近十七年來(lái)，圍繞上述結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變科學(xué)家們展開(kāi)了熱烈的討論。

為了全面了解機(jī)械力拉伸對(duì)DNA的影響，新加坡國(guó)立大學(xué)的研究人員與美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)和麻省理工合作，對(duì)所有可能的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變進(jìn)行了深入研究。

三種明確轉(zhuǎn)變

在這項(xiàng)研究中，研究人員通過(guò)控制DNA組成、溫度、拉力和鹽濃度，系統(tǒng)性地研究了機(jī)械力拉伸引發(fā)的DNA結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。他們的研究數(shù)據(jù)成功展示了三種明顯的DNA結(jié)構(gòu)，并且完全確定了這些結(jié)構(gòu)各自的特性。這項(xiàng)發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊PNAS雜志上的研究，不僅揭示了DNA在拉力下的所有可能結(jié)構(gòu)，也為持續(xù)十七年之久的爭(zhēng)論畫(huà)上了句號(hào)。

生物學(xué)啟示和潛在應(yīng)用

在細(xì)胞的DNA中存在著大量的力學(xué)事件，這項(xiàng)新研究為人們帶來(lái)了新的啟示，幫助人們進(jìn)一步了解DNA損傷修復(fù)和基因轉(zhuǎn)錄等關(guān)鍵生物學(xué)過(guò)程中的力學(xué)依賴性調(diào)節(jié)。

此外，近年來(lái)人們以各種DNA結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)特性為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了許多新型DNA設(shè)備。可以想見(jiàn)，這一新發(fā)現(xiàn)也將有助于未來(lái)DNA設(shè)備的研發(fā)。

下一步，新加坡國(guó)立大學(xué)的研究人員將進(jìn)一步深入研究，以解析三種DNA拉伸結(jié)構(gòu)各自的生理學(xué)功能。同時(shí)他們也將在其他力學(xué)條件下，繼續(xù)尋找新的DNA結(jié)構(gòu)。