在活的人类细胞中发现的神秘新DNA结构

大约65年前，詹姆斯·D·沃森（James D. Watson）和弗朗西斯（Francis H.C.）克里克（Crick）做出了启示的发现。“我们找到了生活的秘密！”克里克脱口而出在一家酒吧里，沃森（Watson）后来声称，两人绘制了著名的DNA双螺旋结构。

现在科学家发现了“生命的秘密” -脱氧核糖核酸- 主持另一种结构。除了双链螺旋外，在我们的遗传物质中都存在四链缠结，称为I-MoTIF。它在人类细胞中的检测表明它是自然发生的，并且可能携带一种可以针对治疗疾病的生物学作用癌症。

“人们已经证明，您可以使用实验室技术在试管中形成这些I-MOTIF结构，”澳大利亚Garvan医学研究所的抗体治疗学主管Daniel Christ说，学习关于4月23日在自然化学上发表的DNA结构。“但是杰出的是这些结构实际上存在于活细胞中的验证。这就是我们现在所显示的，这意味着我们的细胞中存在完全不同的DNA结构。”

粉料跟踪

在新的研究中，基督和他的Garvan学院同事Mahdi Zeraati和Marcel Dinger开发了一种抗体片段，专门寻求并与I-Motifs结合。该抗体配备了在荧光灯下发光的生物标记。这样，团队能够通过识别细胞核中的荧光标记来绘制i-motif的位置。

基督说，这种方法确实“移动了标准”，以促进我们对i-motifs的理解，因为他们知道它们的发生在哪里可以为他们可能正在做的事情提供线索。人DNA代表着巧妙的包装的奇迹。如果一个单元的DNA伸展，它将延伸约六英尺半（约2米）。在仅6微米（0.0002英寸）的空间中塞入30亿个碱基对的必要性意味着遗传材料被排列并以复杂的模式折叠。

在这种复杂的包装中，双螺旋结构主导着，但是，基督说，他的团队发现i-motif结构“很普遍”。Dinger在一封电子邮件中说，尽管他们还无法估计DNA中I-motif的实际数量，但它们可能在每个基因组中的10,000个数字中。它们也“动态”，这意味着它们可以根据条件而折叠和展开。

这些结构主要由胞嘧啶，这是DNA（和RNA）中发现的四个主要碱基之一，以及腺嘌呤，鸟嘌呤和胸腺嘧啶。通常，细胞学与DNA的双螺旋结构中的鸟嘌呤结合，但是在i-motifs中，胞嘧啶相互结合，从双螺旋中形成一个偏移。

古怪的结构似乎也有利于酸性条件。这些是1990年代实验室实验中先前检测到的I-motif的条件，最新的研究发现，当使环境变得更酸性时，结构的患病率在人类细胞内增加。

那么为什么存在结构呢？科学家尚不确定，但是有些因素表明它们可能在调节基因生产中发挥作用。i-motifs的原因之一是，密西西比大学化学和生物化学教授兰迪·沃德金斯（Randy Wadkins）表示，I-motif主要出现在DNA结构中的基因上的“上游”。

沃德金斯解释说：“我们的人类基因组中有大约30,000个基因，但并非一直以来都有它们 - 这不是一个连续的过程。”“这些可能是在基因形成开始时像拨号一样运行的机制，这些机制决定了您是否制作了一点或大量基因。i-motifs通常位于这样的拨号上。”

可能的癌症连接

沃德金斯（Wadkins）的实验室一直在研究i-motifs在癌症中的可能作用。癌细胞的问题在于它们迅速再现，并且其生长不受组织。如果I-MOTIF结构在调节肿瘤生长的基因中起作用，那么它可能为将来疗法提供阻止癌症传播的靶标。

沃德金斯说：“如果您可以找到与I-MoTIF相互作用的小分子，那么您也许可以调节例如肿瘤细胞的形成。”

下一步将是确认澳大利亚团队的发现，然后挖掘这些新型DNA结构的细节和功能。正如Dinger所说，科学家正处于了解人DNA的所有形式和功能的开始。

Dinger说：“我们只能解释大约2％的人类基因组。”“大多数功能仍然是一个谜 - I-MoTIF的发现增加了一个新的镜头，我们可以通过它来查看基因组并了解其工作原理。”