傳統理論受到新研究挑戰,DNA雙螺旋的氫鍵作用力理論被質疑

近期，瑞典查爾莫斯工業大學研究人員對DNA的一項研究表明，傳統DNA雙螺旋結構依靠氫鍵作用力結合的理論可能是錯誤的。他們認為，在親水性環境中，是DNA雙螺旋結構中的疏水基迫使DNA雙鏈結合到一起。

在疏水環境中，DNA雙鏈會自動打開

傳統理論受到新研究的挑戰

DNA是由兩條主鏈相互盤旋形成的雙螺旋結構，每條主鏈的螺旋內側都存在氮鹼基。傳統理論認為，同一平面的氮鹼基在兩條主鏈間形成鹼基對，鹼基對之間以氫鍵維繫，正是這種氫鍵作用力將兩條主鏈結合在一起形成雙螺旋結構。

DNA晶體雙螺旋衍射照片

但是，近期瑞典查爾莫斯工業大學的一項研究表明，DNA雙螺旋結構可能與其所處的環境有關。當DNA處於親水性環境時，由於DNA分子的氮鹼基具有疏水性，根據疏水性原理，為了最大程度地減少與水的接觸，疏水單元會聚在一起。研究人員認為，這才是DNA雙螺旋結構形成的真正原因。

DNA雙螺旋結構示意圖

為驗證這一最新理論，研究人員觀察了DNA在疏水性溶液聚乙二醇中的行為。他們逐步將DNA周圍環境從親水性變為疏水性，當溶液達到親水性和疏水性臨界時，DNA分子的特徵雙螺旋結構開始散開，這從側面印證，正是疏水基將DNA雙螺旋結合在一起。

新發現將有助於理解DNA與所處環境之間的關係

大部分時間，DNA都處於水溶液中，形成雙螺旋結構，以保護我們的遺傳信息不被破壞。但當細胞想要對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。例如，當修復受損的DNA時，催化蛋白會產生疏水環境，受損的區域經受疏水環境的影響而散開，以進行修復工作。

催化蛋白酶，會產生疏水環境

了解DNA與環境之間的關係可能為我們提供很多新的見解。例如如何抵抗耐藥性細菌，甚至治癒癌症。細菌使用一種稱為RecA的蛋白質來修復其DNA，研究人員認為，他們或許可以通過改變細菌所處的環境來組織DNA雙鏈的散開，或使其RecA的蛋白質失去活性的辦法來殺死細菌。

研究結果或有助於治癒癌症

要了解癌症，我們必須了解DNA修復機理。而要了解到這一點，我們首先要了解DNA本身。一直以來，我們認為是氫鍵將DNA雙鏈結合在一起，現在研究表明，是疏水基在起作用，這對有助於我們研究DNA在疏水環境中的修複方式。一旦我們真正了解DNA及其在不同環境中的作用機理，將對治癒癌症產生具有指導性的意義。