科學(xué)家捕獲合成DNA原子視圖，有助研究可治療疾病的“分子剪刀”

2023-07-28 07:38:38來源：科技日報

【資料圖】

科技日報記者?張夢然

美國西弗吉尼亞大學(xué)研究人員實現(xiàn)了在原子水平上觀察合成DNA，從而了解了如何改變其結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其剪刀功能。更多地了解這些合成DNA反應(yīng)，或是未來解鎖醫(yī)學(xué)新技術(shù)的關(guān)鍵。研究結(jié)果發(fā)表在最近出版的《自然》子刊《通信·化學(xué)》上。

原子細(xì)節(jié)可以為人們提供一個路線圖，去構(gòu)建和改進(jìn)可廣泛適用于醫(yī)療界的最新技術(shù)，理論上，其可應(yīng)用于視網(wǎng)膜變性或癌癥等疾病的治療。

此次研究中使用的合成DNA，亦稱為DNA酶。與人類DNA不同，DNA酶在實驗室中創(chuàng)建，生產(chǎn)成本低廉且能夠催化化學(xué)反應(yīng)。研究人員表示，人們通常認(rèn)為DNA作為人類遺傳信息的存儲單元是惰性的，然而，在實驗室中進(jìn)化出的某些類型的DNA違背了傳統(tǒng)規(guī)則。這些DNA可折疊成復(fù)雜的形狀，能夠執(zhí)行一系列效果顯著的“行動”。

研究團(tuán)隊與美國能源部阿貢國家實驗室展開合作，通過結(jié)晶合成DNA，然后用超強(qiáng)X射線將其摧毀以揭示其結(jié)構(gòu)。實驗中，研究人員看到了一個“小臂”的結(jié)構(gòu)，其可伸出“手”找到互補(bǔ)序列的另一部分并將自己夾在一起，類似于魔術(shù)貼的連接方式。這些DNA可作為分子剪刀，具有精確的特異性來切割RNA或DNA；或者也可充當(dāng)膠水，如果有一個導(dǎo)致疾病的突變基因，它們就可把這個DNA帶入細(xì)胞，讓它擺脫導(dǎo)致疾病的蛋白質(zhì)。

團(tuán)隊表示，這就像人們正在制作一本動畫分子書，數(shù)百種不同品種的DNA酶都具有自己獨(dú)特的特性，可應(yīng)用于人類健康的主題。

這些發(fā)現(xiàn)還有助于回答一個30年來未解的關(guān)于特定DNA結(jié)構(gòu)的問題，并幫助科學(xué)家在不改變DNA本身的情況下讓它產(chǎn)生催化反應(yīng)。

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