基因僅為DNA? 最新研究或改變教科書定義

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【大紀元2016年08月04日訊】(大紀元記者張秉開編譯報導)最新分子生物學研究證實,基因之所以僅僅是DNA而不是它的「孿生兄弟」RNA,在於它們的鹼基配對存在根本不同,而不是教科書長期以來描述的單雙螺旋差異。

據每日科學近日報導,該研究發表於8月1日的《自然雜誌——結構與分子生物學分刊》(Nature Structural and Molecular Biology), 指出DNA與RNA的根本差別在於是否能出現一種鹼基對。DNA會出現Hoogsteen鹼基對而具有非常靈活多變的適應性,RNA因為不出現這個鹼基對而堅硬、不易彎曲、不能糾錯。

這個發現可能改寫教科書的定義,因為人們一直認為DNA和RNA的根本差別在於DNA為雙螺旋結構而RNA為單螺旋。

該研究的資深生物化學家、杜克大學哈甚.阿爾哈甚密(Hashim M. Al-Hashimi)說:「這些簡單優美的化學結構中存在驚人的複雜性,直到現在我們才有機會看到其中全新層次或維度的情況。」

一直以來,教科書上說,RNA(核糖核酸)與DNA(脫氧核糖核酸)雖然僅僅存在多氧和少氧的區別,但最重要的差異在於DNA是雙螺旋結構、RNA是單螺旋結構。

研究人員觀察的分子結構模擬圖 (《自然》視頻截圖)
研究人員觀察的分子結構模擬圖 (《自然》視頻截圖

報導說,1953年,華生(Watson)與克里克(Crick )測定DNA為兩條優美平行分布及彼此盤繞的長鏈,構成著名的雙螺旋化學結構。DNA分子形如螺旋樓梯,每個階梯是由四種稱為鹼基的更小分子模塊極其規律地組成。

之後,科學家逐漸發現,DNA雙螺旋結構是一個更寬大、靈活的分子,易於修補化學損傷;與之相反,如果RNA扭曲成雙螺旋,則會變得堅硬和不易彎曲以及不能容納和處理化學損傷,一旦損傷即完全崩潰。

報導說,但是直到五年前,阿爾哈甚密等人才發現,DNA在與蛋白質結合或受到化學刺激損害時出現Hoogsteen鹼基對,之後隨著DNA從蛋白質上釋放或修復鹼基損傷,Hoogsteen鹼基對也消失,整個DNA分子回覆為正常狀態。

阿爾哈甚密說:「DNA似乎在它的結構中添加Hoogsteen鹼基對的構型,實現在細胞內變形等更多功能。」而RNA分子不會出現Hoogsteen鹼基對,一段損傷只會導致RNA裂開,這和DNA的表現不同。

該研究的第一作者周(音譯,Zhou)解釋,DNA中形成的Hoogsteen鹼基對起到修復分子損傷的作用,與之相反,RNA不具備這種能力。

阿爾哈甚密補充道:「我們感到驚訝,對於雙螺旋這樣一個基本結構,竟然這麼晚才發現這些基本性質。我們需要繼續集中深入研究這些基本的生命分子。」

責任編輯:黃小渝

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