當(dāng)DNA輕輕的展開(kāi),，將會(huì)使得自己旋擰得更緊。這是一個(gè)違反直覺(jué)的發(fā)現(xiàn),，該發(fā)現(xiàn)可能會(huì)最終幫助解釋蛋白是怎樣與DNA結(jié)合的,，這是研究人員在本周的《Nature》報(bào)道的成果。
“這是一個(gè)非常充滿智慧和有趣的結(jié)果,，對(duì)于理解DNA性質(zhì)來(lái)說(shuō)是十分基礎(chǔ)的,。” Rutgers大學(xué)的Wilma Olson說(shuō)。
十多年前,，科學(xué)家們就已經(jīng)在單個(gè)分子的水平上研究了DNA機(jī)械特性,。之前的研究并沒(méi)有觀察到DNA輕輕展開(kāi)的時(shí)候解旋。
為了伸展DNA,，Bustamante和他的研究小組將一個(gè)磁珠附著到DNA分子的一端,，而將DNA分子另一端附著到玻璃上，然后利用磁性鑷子來(lái)回拖拉磁珠和DNA,，來(lái)測(cè)量DNA的扭曲度,，Bustamante和他的同事將熒光磁珠附著到雙鏈DNA分子的中間,，位置就在一個(gè)單鏈缺口下面，作為一種磁珠轉(zhuǎn)頭,。改變磁珠轉(zhuǎn)頭的角度,，利用落射熒光顯微鏡進(jìn)行觀察，反映DNA.旋扭的移位,。
Bustamante和他的同事發(fā)現(xiàn)在輕柔伸展中,，DNA分子實(shí)際上旋得更緊（與預(yù)想的解旋結(jié)果不一致），在30皮牛頓（piconewton）的牽力下達(dá)到了最大旋緊度,。當(dāng)伸展超過(guò)這個(gè)水平,，DNA開(kāi)始展開(kāi)。同樣,，可以通過(guò)磁珠轉(zhuǎn)頭伸展DNA從而導(dǎo)致DNA的旋緊,。研究者們?cè)O(shè)計(jì)了一種DNA的數(shù)學(xué)模型展示了當(dāng)DNA分子伸開(kāi)時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)的半徑縮減,，這可能是解釋旋得過(guò)緊的原因,。
這些發(fā)現(xiàn)可能可以解釋為什么之前的研究中發(fā)現(xiàn)的DNA抵抗旋擰的現(xiàn)象。雙鏈DNA分子的外部螺旋（helix）當(dāng)旋扭的時(shí)候被壓縮,。根據(jù)研究者的說(shuō)法“令人驚訝的是,，發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)53年后，DNA中仍然存在著神秘的東西等待發(fā)現(xiàn),。”Bustamante說(shuō),。
巴黎的Timothée Lionnet也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果，但他沒(méi)有參與這項(xiàng)研究,。“這項(xiàng)工作對(duì)建立DNA-蛋白質(zhì)相互作用模型具有重要含意,。例如，理解蛋白是怎樣識(shí)別特定的序列的”他說(shuō),。
這些發(fā)現(xiàn)表明DNA結(jié)合蛋白必須通過(guò)DNA分子的伸展和旋扭來(lái)識(shí)別不同長(zhǎng)度的結(jié)合位點(diǎn),。Bustamante說(shuō)
“檢測(cè)DNA序列是怎么對(duì)旋扭進(jìn)行反應(yīng)的是一件十分有趣的事情。這可以通過(guò)單個(gè)分子水平的幾條DNA序列的比較進(jìn)行,。” Lionnet補(bǔ)充說(shuō),。
“我們也可以回過(guò)頭來(lái)從過(guò)去的結(jié)晶學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)這些結(jié)果，來(lái)尋找序列,、長(zhǎng)度和之前打折扣的扭矩（torsion）之間關(guān)系”Bustamante指出。
接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)也可以研究其他DNA雙螺旋的幾何學(xué)假想,，除了細(xì)胞中主要出現(xiàn)的B型DNA外,。“RNA中，雙螺旋結(jié)構(gòu)是A型,，我們同樣也想知道它們的行為,。轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的DNA和RNA的雜合體,，我們打算通過(guò)自己來(lái)研究。” Bustamante說(shuō),。
