雙倍寬的嘧啶堿基對(duì)能夠合成內(nèi)含特定序列的螺旋形DNA復(fù)合體。

        四種同樣卑賤的DNA核苷，卻導(dǎo)致當(dāng)今世界形成了如此復(fù)雜的生物多樣性。雖然這一觀點(diǎn)是任何一個(gè)生物學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳學(xué)時(shí)最早需要掌握的知識(shí)之一,，但它仍然讓人們感到不可思議。雖然，就我們所知,，本來(lái)非常穩(wěn)定和高效的遺傳編碼在過(guò)去是不斷演化的，但幾個(gè)非常優(yōu)秀的研究小組已經(jīng)逐步發(fā)現(xiàn),，并不僅僅只有這四種堿基能夠儲(chǔ)藏遺傳信息,，對(duì)于可以復(fù)制的信息種類(lèi)也沒(méi)有一個(gè)強(qiáng)烈而持久的限制。

        美國(guó)斯坦福大學(xué)的Eric  Kool實(shí)驗(yàn)室在這一創(chuàng)新性領(lǐng)域是處于領(lǐng)先地位的,，他們的目標(biāo)是創(chuàng)立一種人工基因系統(tǒng),。為此，Kool及其同事近來(lái)開(kāi)始研究這樣的一個(gè)問(wèn)題：更大的一些DNA堿基能否替代它們的天然“同類(lèi)”并仍然能組裝成含有特定序列的螺旋,。DNA堿基之間的距離可保持在2.4  ?,，被他人已經(jīng)做出的這一研究結(jié)果所鼓舞，Kool和博士后學(xué)生Alex  Lee在近期的一篇研究報(bào)告中指出,，包含有“雙倍”嘧啶堿基距離(4.8  ?)的DNA鏈,，能自我組裝成相對(duì)穩(wěn)定的螺旋。

        Lee和Kool通過(guò)在糖分子和核苷酸分子之間插入一個(gè)4.8  ?寬的萘半球,，從而合成了這個(gè)雙倍寬的嘧啶(yyC)和胸苷(yyT),。這樣進(jìn)行的插入行為僅僅是為了糖分子骨架和堿基的氫鍵形成能力都不會(huì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性的改變。非常明確的是,，這些雙倍寬的堿基具有內(nèi)在的熒光屬性,，這樣就可以在各種成像試驗(yàn)中對(duì)它們進(jìn)行應(yīng)用。

        為了檢驗(yàn)yyC和yyT能否被整合入DNA螺旋,，Lee和Kool準(zhǔn)備了幾條DNA鏈,，它們要么是包含有yyC、yyT,、鳥(niǎo)嘌呤和腺嘌呤的混合物,，要么僅僅包含有yyC和yyT,，使用它們的目的是要完整地合成出只含有鳥(niǎo)嘌呤和腺嘌呤的鏈。他們運(yùn)用幾種方法對(duì)螺旋性進(jìn)行檢驗(yàn),，包括紫外監(jiān)測(cè)熱融合試驗(yàn),、圓二色性技術(shù)和熒光共振能量轉(zhuǎn)移試驗(yàn)。當(dāng)放置于天然的DNA中時(shí),，yyC和yyT會(huì)適度地對(duì)螺旋缺少穩(wěn)定性,，但是，當(dāng)這些鏈包含有全部雙倍寬的配對(duì)時(shí),，它們確實(shí)形成了螺旋,。“形成了螺旋確實(shí)令人感到有點(diǎn)驚奇!”Kool說(shuō)。“我們認(rèn)為,，這些雙倍寬的堿基的超強(qiáng)堆砌,，抵消了將糖分子磷酸鹽骨架調(diào)整到更大尺寸時(shí)所需付出的代價(jià)。”

        這幾種研究已經(jīng)揭示,，在合成新的DNA堿基對(duì)時(shí),，分子幾何學(xué)和分子包裝是需要考慮的最重要的事情。“在DNA螺旋組裝的過(guò)程中,，最重要的問(wèn)題并不是配對(duì)的尺寸大小——所有的配對(duì)都面臨著相同的幾何學(xué)問(wèn)題,，導(dǎo)致在聚合體中形成一種常規(guī)的構(gòu)造，”Kool解釋說(shuō),。在下一步要合成一種復(fù)制系統(tǒng)時(shí),，相對(duì)大的堿基尺寸可能會(huì)引起麻煩，因?yàn)橐业交蛟O(shè)計(jì)出一種愿意接受加寬DNA的聚合酶,，它對(duì)研究者來(lái)說(shuō)將是一個(gè)挑戰(zhàn),，但是，對(duì)于要設(shè)計(jì)出一種新的基因系統(tǒng)的目標(biāo)來(lái)說(shuō),，合成出“極端DNA”無(wú)疑是一種獨(dú)特而且具有潛在用途的方法,。