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DNA 双股维持结合状态,疏水性才是背后关键力量

发布于2019-10-09 11:52:41,DNA 双股维持结合状态,疏水性才是背后关键力量,Kotoo科技新闻网(http://www.kotoo.com)
 

DNA 双股维持结合状态,疏水性才是背后关键力量



我们普遍认为 DNA 靠着“氢键”来维持双股螺旋结构,但一篇新的实验研究指出,疏水力才是型塑 DNA 双螺旋结构的关键力量。

自 1950 年代首次发现 DNA 以来,这种遗传物质的双螺旋结构便一战成名,成为 20 世纪最重要的科学发现之一。

DNA 是一种长链聚合物,组成单位为核苷酸,而糖类与磷酸借由酯键相连组成 DNA 的两条长链骨架;长链之间的碱基则靠着氢键(分子间作用力的一种,是一种永久偶极之间的作用力)相互吸引,方使双螺旋形态得以维持;当需要读取、复制或修复基因时,DNA 分子会借由酶的作用打开氢键。

过去认为,氢键是锁定 DNA 两条长链的关键,然而现在,瑞典查尔摩斯工学院团队一项新实验证据显示,DNA 双螺旋结构的秘密其实在于水,由于细胞希望保护其 DNA,所以 DNA 两股间的碱基为疏水性,当处于由水组成的环境中时,它们会聚在一起以最大程度减少和水接触,这种疏水性引力就是 DNA 维持双螺旋结构的关键。

然而,DNA 也需要重新打开才能进行复制、修复行为,此时受损区域就会面临对 DNA 而言有害的亲水环境中。因此细胞会催生其他蛋白保护 DNA,这可能也是抵抗许多疾病的关键。

已知在人类细胞中,Rad51 蛋白可修复 DNA 和突变的 DNA 序列,否则可能导致癌症;细菌也能使用一种称为 RecA 的蛋白质来修复它们自己的 DNA,研究人员认为,我们可以透过了解 DNA 疏水力与蛋白质交互作用的关联,从中找到阻止、杀死细菌的方法。

当然,这项研究并不是说氢键毫无用处,而是疏水力的力量大于氢键,并且 DNA 双螺旋结构的疏水效应模型至少可追溯到 1990 年代,时至今日相关研究早已不胜枚举,2004 年时,一篇研究发现氢键对维持碱基对的稳定并没有绝对必要性;2017 年时,还有一项研究表明就算缺乏互补的氢键,也不会真正影响到细胞功能,甚至合成碱基只要透过疏水力就能成功转录和翻译。

新论文发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

  • New Experiment Finds Evidence of How an Overlooked Force Can Unravel DNA
  • Hydrophobic Forces and Not Hydrogen Bonds Found to Hold DNA Together
  • A new insight into how DNA is held together by hydrophobic effects (Update)

(首图来源:pixabay)

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