就在劍橋大學的兩位科學家,詹姆斯.沃森和弗朗西斯.克裏克歷史性的發現DNA雙螺旋結構的65周年之際,來自澳洲的科學家首次在人體內新發現一種完全不同於雙螺旋的DNA結構:一個由四股DNA鏈組成的扭曲的結「i-motif」。這一發現發表於近期的《自然-化學》期刊上。 

DNA,又稱脫氧核糖核酸,是生物體內主要的遺傳物質。人體內所有DNA分子中大約有60億個鹼基,A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶),負責編碼和調控各種基因表達。

在一般情況下,鹼基A和T配對,G和C配對。而在這個新發現的I-motif結構中,同一條DNA鏈上的C會相互配對,完全打破了雙螺旋結構中的配對規則。 

新發現提醒: 人體的無窮奧秘

儘管在過去十幾年中,科學家們在實驗室裏觀察到許多不同的DNA構像,如G四聯體和新發現的i-motif等,可是這些結構是否在細胞中真實存在,則是科學家們一直在探討的話題。而這項新的發現無疑提醒科學家們人體的無窮奧秘,以及這些人類以為早已熟知的分子成份在生物體內扮演的不為人知的重要角色。

為了檢測i-motif是否在細胞內存在,科學家們研發了一種新的蛋白抗體。這種抗體能以非常高的親和性識別i-motif,並與之結合。通過螢光標記技術,科學家們在多種細胞的細胞核內發現了帶有綠色螢光的i-motif斑點。同時,隨著細胞的生長,科學家們興奮的發現這些綠色的斑點不斷地消失和出現。這意味著i-motif並非在細胞中穩定存在,而是根據不同的細胞周期,不斷地形成和溶解。

通過仔細的觀察,科學家們發現i-motif大多在細胞周期的G1期的後期出現。在這一階段,細胞代謝活躍,並且DNA攜帶的遺傳物質會被大量讀取,用於合成RNA和蛋白質。

此外,科學家還發現,i-motif經常出現在和啟動子(控制基因轉錄開關的DNA區域)和染色體末端的端粒中,而端粒則在人體的老化中起到了非常重要的作用。

科學家們認為,i-motif在這些特定的時間和區域出現,表明它們很有可能參與控制開啟或關閉基因的表達,或是調控基因的表達水平。同時,其瞬時形成的特性也給科學家在細胞中發現它的存在增加了許多難度。

科學家們表示,這項發現激動人心,同時也將為DNA新形態和功能的研究打開一個新的方向。◇