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四股DNA首次出现在人类中

与生物学传统观念相反,人类DNA有时似乎可以形成四重螺旋结构。

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这张G-四链体的俯视图显示了其在人类端粒DNA中的结构,它们经常在那里形成。Thomas Splettstoesser/Wikimedia Commons

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在描述DNA的双股结构时,剑桥大学生物学家詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克向我们展示了一个扭曲的梯子图像,他们称之为双螺旋。梯子的梯级由被称为核苷酸的化学碱基对连接:腺嘌呤 (A) 与胸腺嘧啶 (T) 配对,胞嘧啶 (C) 与鸟嘌呤 (G) 配对。

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现在,60年后,来自同一机构的研究人员发现了一种四重螺旋结构——此前仅在微生物中被描述过——存在于人类细胞中。这种扭曲的四面塔没有梯级,而是在四个角上都有一个鸟嘌呤核苷酸的平台,因此得名G-四链体。

化学家香卡尔·巴拉斯布拉马尼安及其同事通过设计一种特殊的荧光抗体来发现这些结构,该抗体能特异性地结合四股形式。初步结果于一月份发表,将这些结构追溯到与爆炸性生长相关的细胞区域:端粒,即与衰老和长寿以及致癌基因有关的染色体保护帽。

分子生物学家大卫·塔纳希尔,是剑桥团队的一员,推测G-四链体可能与癌症有关。如果他的怀疑得到证实,那么部署这些抗体,它们可以阻止四链体的复制,可能成为治疗恶性肿瘤的一种手段。

什么是G-四链体?

G-四链体就像一座具有多个楼层的三维塔。每一层,称为四聚体,在四个角上都有一个鸟嘌呤 (G) 碱基。这些G通过氢键连接在一起。一条DNA链可以折叠自身形成G-四链体,或者来自多条链的鸟嘌呤可以结合形成四股结构。

这项研究中使用的抗体,称为BG4,与四重螺旋结合并发出红色光芒。发光的结构在这里可见于人类骨癌细胞的细胞核中(左)和宫颈癌细胞染色体末端的端粒上(右)。Jean-Paul Rodriguez and Giulia Biffi/Cancer Research UK Cambridge Institute

[本文最初以“四股DNA在人类细胞中首次发现”为标题发表在印刷版上。]

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