基因仅为DNA? 最新研究或改变教科书定义

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【大纪元2016年08月04日讯】(大纪元记者张秉开编译报导)最新分子生物学研究证实,基因之所以仅仅是DNA而不是它的“孪生兄弟”RNA,在于它们的碱基配对存在根本不同,而不是教科书长期以来描述的单双螺旋差异。

据每日科学近日报导,该研究发表于8月1日的《自然杂志——结构与分子生物学分刊》(Nature Structural and Molecular Biology), 指出DNA与RNA的根本差别在于是否能出现一种碱基对。DNA会出现Hoogsteen碱基对而具有非常灵活多变的适应性,RNA因为不出现这个碱基对而坚硬、不易弯曲、不能纠错。

这个发现可能改写教科书的定义,因为人们一直认为DNA和RNA的根本差别在于DNA为双螺旋结构而RNA为单螺旋。

该研究的资深生物化学家、杜克大学哈甚.阿尔哈甚密(Hashim M. Al-Hashimi)说:“这些简单优美的化学结构中存在惊人的复杂性,直到现在我们才有机会看到其中全新层次或维度的情况。”

一直以来,教科书上说,RNA(核糖核酸)与DNA(脱氧核糖核酸)虽然仅仅存在多氧和少氧的区别,但最重要的差异在于DNA是双螺旋结构、RNA是单螺旋结构。

研究人员观察的分子结构模拟图 (《自然》视频截图)
研究人员观察的分子结构模拟图 (《自然》视频截图

报导说,1953年,华生(Watson)与克里克(Crick )测定DNA为两条优美平行分布及彼此盘绕的长链,构成著名的双螺旋化学结构。DNA分子形如螺旋楼梯,每个阶梯是由四种称为碱基的更小分子模块极其规律地组成。

之后,科学家逐渐发现,DNA双螺旋结构是一个更宽大、灵活的分子,易于修补化学损伤;与之相反,如果RNA扭曲成双螺旋,则会变得坚硬和不易弯曲以及不能容纳和处理化学损伤,一旦损伤即完全崩溃。

报导说,但是直到五年前,阿尔哈甚密等人才发现,DNA在与蛋白质结合或受到化学刺激损害时出现Hoogsteen碱基对,之后随着DNA从蛋白质上释放或修复碱基损伤,Hoogsteen碱基对也消失,整个DNA分子回复为正常状态。

阿尔哈甚密说:“DNA似乎在它的结构中添加Hoogsteen碱基对的构型,实现在细胞内变形等更多功能。”而RNA分子不会出现Hoogsteen碱基对,一段损伤只会导致RNA裂开,这和DNA的表现不同。

该研究的第一作者周(音译,Zhou)解释,DNA中形成的Hoogsteen碱基对起到修复分子损伤的作用,与之相反,RNA不具备这种能力。

阿尔哈甚密补充道:“我们感到惊讶,对于双螺旋这样一个基本结构,竟然这么晚才发现这些基本性质。我们需要继续集中深入研究这些基本的生命分子。”

责任编辑:黄小渝

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