DNA鹼基對之間作用力首次測出

2021-01-16 人民網

原標題：DNA鹼基對之間作用力首次測出

　　科技日報北京9月9日電 （記者聶翠蓉）德國慕尼黑理工大學官網8日發布新聞公報稱，該校研究人員利用特殊實驗裝置，首次成功測出DNA（脫氧核糖核酸）分子內兩個鹼基對之間微弱的堆積力（也叫範德華力），大小只有2皮牛頓（10-12牛頓）。這項成果可以幫助科學家更好地理解DNA修復等基本生物過程，以及利用DNA構建分子馬達等裝置。

　　DNA分子保持穩定的雙螺旋結構依靠兩種作用力：鹼基之間的氫鍵和鹼基對之間的堆積力，氫鍵垂直於螺旋軸作用，而堆積力沿著螺旋軸作用。到目前為止，科學家還不清楚氫鍵和堆積力哪種作用對DNA雙螺旋的穩定性貢獻更大。

　　直接測出鹼基對之間微弱的堆積力是一個很大的技術挑戰。該校實驗生物物理學家亨瑞克·迪特茲、分子生物物理學家馬特哈斯·瑞福和理論生物物理學家馬丁·扎查拉斯攜手合作，經過6年努力，終於開發出一種特殊的實驗裝置，能用來測量單個分子間極弱的作用力。

　　該實驗裝置用微型光棒層疊而成，光棒兩端各攜帶一個鹼基對。兩個光棒間通過柔性聚合物連接在一起，另一端的鹼基對分別與微型球配對，當用雷射鑷子移走微型球後，兩個光棒的鹼基對端會相互作用。該裝置不僅能測出兩個鹼基對之間的作用力，還能測出堆積力作用持續的時長。

　　研究人員利用該裝置測出兩個鹼基對之間的堆積力只有2皮牛頓，且只能持續幾微秒。這個測量結果可以幫助科學家從機械力學方面更好地理解一些重要生物過程。比如，知道堆積力持續時間只有幾微秒，在研究DNA複製中分離鹼基的作用酶時，就可以不用再額外施加力來分離鹼基對，只需等待鹼基對自行分離。

　　新研究也能幫助科學家研製DNA納米機器，構建分子「工廠」合成儲存能量的三磷酸腺苷（ATP）等重要複合物。迪特茲正在用DNA構建分子旋轉馬達，可精確控制旋轉方向和時間。

　　總編輯圈點

　　為何無論多麼光滑的牆壁，壁虎都能在上面爬行自如？為何外界環境變化多端，DNA分子卻能保持婀娜的雙螺旋姿態？它們的法寶都是範德華力。聽起來很神奇，範德華力其實是電磁力中的一員，而電磁力又屬於科學家目前發現的四種基本相互作用力之一。所以你看，世間萬物就是如此萬變而不離其宗，它們有的磅礴恢弘，有的細膩微妙，卻都是同一首曲子中的音符，這首曲子叫做——「宇宙交響曲」。

(責編：熊旭、林露)

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