DNA分子在所有生命形態(tài)中扮演著遺傳信息載體的角色,，對紫外光的修改具有高度的抵抗性，但要理解其光穩(wěn)定性的機制還存在一些令人費解的問題,。一個重要方面是,，構(gòu)成DNA分子的4種堿基之間的相互作用。德國基爾大學(xué)的研究人員成功地證明,，DNA鏈因其堿基序列而有不同的光敏感性,。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)刊登在最近出版的《科學(xué)》雜志上。
科學(xué)家們早就了解到,，對包含在DNA中的遺傳信息進行編碼的個別堿基具有高度光穩(wěn)定性,，當它們吸收了來自紫外光輻射的能量時，這些能量會立刻再次釋放,。但令人驚訝的是,，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在包含有眾多堿基的DNA中，這些機制變得失效或只是部分有效,。因此,，科學(xué)家們推斷，紫外光激發(fā)的DNA分子的失活,，必定由某種完全不同的,、DNA特有的機制所取代。通過以各種方法測量具有不同堿基序列的DNA分子,，德國基爾大學(xué)理化研究所弗里德里希?泰姆普斯教授所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組終于證實并闡明了該種假設(shè),。
泰姆普斯教授表示，DNA通過其復(fù)雜的雙螺旋結(jié)構(gòu)達成其高度的光穩(wěn)定性,。在單股DNA鏈中,，堿基之間的相互作用是一個堆疊在另一個之上，而且在雙螺旋中,，兩個互補單股的堿基對之間的氫鍵發(fā)揮了關(guān)鍵作用,。通過觀察到的不同交互作用，DNA在某種程度上自己達成了“太陽防護”,。
論文作者尼娜?施瓦爾博在合成DNA分子中的過程中研究了各種不同的堿基組合,。利用飛秒脈沖激光光譜學(xué)，她測量了每種組合所釋放出來的特征能量,。她發(fā)現(xiàn),，對某些堿基組合而言，這些熒光發(fā)射的“壽命”只有約100飛秒,，但對其他組合而言，時間可長達數(shù)千倍,。
對于該研究結(jié)果,，尼娜評論道：“我們研究了光物理特性,，發(fā)現(xiàn)不同的堿基組合具有廣泛的熒光發(fā)射壽命差異，這將導(dǎo)致開發(fā)出一種利用激光直接識別某些遺傳序列的新診斷方法,，而無須像現(xiàn)有方法那樣以染料標記DNA,。”
泰姆普斯解釋說，在納米電子學(xué)領(lǐng)域中,，合成DNA已被證明能當作“納米線”使用,。基于這些分子不同的反應(yīng)時間,，有朝一日或許能使用激光脈沖來“開關(guān)”特定分子,。在某些情況下，甚至有可能用DNA制造出通過氫鍵的鍵合來工作的晶體管,。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Science 10 October 2008: Vol. 322. no. 5899, pp. 243 - 245 DOI: 10.1126/science.1161651
Base Sequence and Higher-Order Structure Induce the Complex Excited-State Dynamics in DNA
Nina K. Schwalb and Friedrich Temps
The high photostability of DNA is commonly attributed to efficient radiationless electronic relaxation processes. We used femtosecond time-resolved fluorescence spectroscopy to reveal that the ensuing dynamics are strongly dependent on base sequence and are also affected by higher-order structure. Excited electronic state lifetimes in dG-doped d(A)20 single-stranded DNA and dG·dC-doped d(A)20·d(T)20 double-stranded DNA decrease sharply with the substitution of only a few bases. In duplexes containing d(AGA)·d(TCT) or d(AG)·d(TC) repeats, deactivation of the fluorescing states occurs on the subpicosecond time scale, but the excited-state lifetimes increase again in extended d(G) runs. The results point at more complex and molecule-specific photodynamics in native DNA than may be evident in simpler model systems.
