研究:某些病毒DNA内发现第五种碱基

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【大纪元2021年08月01日讯】(大纪元记者李少维编译报导)腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)是人们熟悉的四种碱基,它们互相组成碱基对构成DNA、RNA等各种承载遗传信息的化学结构。近年来,科学家发现好几种噬菌体病毒的DNA里面都有第五种碱基,代替常见的A碱基与其它碱基组合成对。

今年4月30日同时发表于《科学》(Science)期刊的三篇论文,揭开了这个神秘的新碱基的部分面纱。噬菌体是一类擅长感染细菌的病毒而得此名。科学家估计,拥有这第五种碱基的病毒,更能抵抗宿主细菌的防御,让自己更强势地在宿主细菌体内繁衍。

早在1977年,一些科学家第一次发现一种感染蓝藻的噬菌体(简称噬蓝体)的DNA内有一种特别的碱基,他们把它命名为Z碱基。由于它如此罕见,科学家以为这是一个特例罢了。这方面的研究也被搁置。

直到2015年,另一些科学家发现多种噬菌体都有这种特别的碱基,比如一种感染弧菌的噬菌体。弧菌是革兰氏阴性菌的一种,比蓝藻菌常见得多。随着今年这三篇论文的发表,很多科学家终于意识到这种Z碱基背后的因素恐怕没那么简单。

首先,他们发现Z碱基总是代替A碱基与T碱基形成T-Z碱基对。但是Z碱基能够与T碱基形成3个绑定氢键,比A碱基多,A碱基和T碱基只形成2个绑定氢键。

另外,关于Z碱基在地球上存在的时间也让研究者们感到意外。有的科学家称Z碱基是“外星来的”基因物质,但是新研究发现它们从远古时期就在地球上与各种生命一起演化至今。

美国埃默里大学(Emory University)的生物物理学家邓拉普(David Dunlap)告诉科学家(The Scientist)杂志:“在古生物历史上它们可追溯到很久以前,这太令人震惊。它们与各种生物平行演化了很长时间。1977年噬蓝体的发现,看起来像是偶尔出现的特例并不引人关注,但是现在的研究明确显示,原来这些病毒一直在那里,比我们以为的更常见。”

最后,其中一份研究还发现,这类带有Z碱基的噬菌体含有一种生物酶,能够保护Z碱基,阻止噬菌体DNA结合A碱基。邓拉普对此解释说:“如果你想成为一个含Z碱基的基因组,你就要消灭竞争者。”

研究人员发现,这种生物酶使得噬菌体更强势,不容易被宿主细菌降解。他们认为,了解这一机制有助于进一步提升利用噬菌体治疗某些细菌感染的效果。

另一份4月23日发表于《自然·通讯》(Nature Communications)的研究也探讨了这个议题。其作者之一法国巴斯德研究院(Institut Pasteur)的卡明斯基(Pierre Alexandre Kaminski)说:“还有很多问题没有答案。其中最难回答的一个问题是,这个机制(含有Z碱基)是什么时候开始的?是先有A碱基还是先有Z碱基?” ◇

责任编辑:李玲

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