9月10日消息,英国约克大学物理、工程与技术学院Agnes Noy教授联合谢菲尔德大学团队,利用原子力显微镜与原子级计算机模拟,首次直接观测到两条DNA双链像"拉链"一样逐沟槽精准配对的过程,为约二十年前提出的"DNA拉链"模型提供了实验证据。

DNA携带负电荷,同种电荷理应相互排斥,但在活细胞内DNA必须发生近距离接触并识别匹配序列——这对基因重组、基因沉默等过程至关重要,也与癌症相关。显微镜观测显示,短DNA片段能以极高精度相互对齐、沟槽逐一咬合;模拟进一步揭示了机制:带两个正电荷的金属离子可嵌入DNA沟槽,像两只带电的手臂同时抓住两条DNA分子,在两者之间形成分子桥,帮助两条双螺旋保持对齐,宛如两把咬合的螺旋楼梯。

"DNA拉链"模型最初由帝国理工学院Alexey Kornyshev教授及其合作者提出:DNA周围盐离子可产生交替电荷图案,帮助相邻DNA分子相互对齐,但这一设想此前始终无法直接观测。谢菲尔德大学Thomas Catley博士为共同第一作者,他表示首次直接看到这一被长期假设的机制令人震撼;模拟工作由Victor Velasco-Berrelleza完成。团队还发现DNA配对强度沿序列分布不均,存在明显"热点"——某些序列片段形成的接触远强于其他区域。这一发现有助于定位基因组中参与DNA识别与配对的区段(当突变扰乱正常细胞过程时尤为重要),且由于部分序列可被设计为更强相互作用,未来或可用于构建定制化DNA结构,服务生物技术应用。 (来源:ScienceDaily)