PNAS:疏水力使得DNA結構穩定

2021-01-10 生物谷

2019年9月24日 訊 /生物谷BIOON/ --近日,來自瑞典查爾默斯理工大學的研究人員提出了關於DNA組裝機制的新理論。此前的主流理論認為,氫鍵是將兩條DNA鏈結合在一起的關鍵,而這一新的研究表明水分子才是其中的關鍵。這一發現為醫學和生命科學研究領域的提供了新的認知。相關結果表在《PNAS》雜誌上。


DNA分子包括兩條鏈,由糖分子和磷酸基團組成。連接這兩條鏈是氮鹼基,它們之間具有氫鍵相互作用。目前們普遍認為氫鍵是將兩條鏈結合在一起的原因。氫鍵的作用以前被認為對於將DNA螺旋保持在一起至關重要,但其作用似乎與鹼基對的排序有關。


(圖片來源:Www.pixabay.com)


但是現在,查爾默斯理工大學的研究人員表明,DNA維持螺旋結構的秘密可能在於其外部環境中主要由水組成,而分子內部具有疏水性。因此,環境是親水的,而DNA分子的氮鹼基是疏水的。當疏水單元處於親水環境中時,它們會聚在一起,以最大程度地減少其與水的接觸。


這一發現對於理解DNA與環境之間的關係至關重要。該研究的主要工作人員之一bobo feng說:「我們認為,細胞希望保護其DNA免於暴露在含有有害分子的疏水環境中。但是與此同時,細胞的DNA需要充分打開才能被利用。」


「我們相信細胞大多數時候會將其DNA保留在水溶液中,但是一旦細胞想要對其DNA進行處理(例如讀取,複製或修復時),就會將DNA暴露於疏水環境中。」


了解這一過程可能會為我們提供許多新見解。例如,細菌使用一種稱為RecA的蛋白質來修復其DNA,研究人員認為,他們的研究結果可以提供阻止該過程並殺死細菌的方法。此外,在人類細胞中,Rad51蛋白可修復DNA並修復突變的DNA序列,否則可能導致癌症的發生。「了解癌症,我們需要了解DNA的修複方式。要了解這一點,我們首先需要了解DNA本身,」 Bobo Feng說:「現在我們已經證明,疏水力是DNA保持結構的關鍵。我們還表明,DNA在疏水環境中的行為完全不同。這可以幫助我們了解DNA及其修複方法。(生物谷Bioon.com)


資訊出處:DNA is held together by hydrophobic forces


原始出處:

Bobo Feng, Robert P. Sosa, Anna K. F. Mårtensson, Kai Jiang, Alex Tong, Kevin D. Dorfman, Masayuki Takahashi, Per Lincoln, Carlos J. Bustamante, Fredrik Westerlund, Bengt Nordén.

Hydrophobic catalysis and a potential biological role of DNA unstacking induced by environment effects. Proceedings of the National Academy of Sciences

, 2019; 116 (35): 17169 DOI: 10.1073/pnas.1909122116


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