在人体细胞中发现了一种神秘的DNA新形式

当您想到DNA时，您可能会想到着名的双螺旋结构，这种梯状结构像开瓶器一样优雅地扭曲。

但DNA并不总是采用这种形式。人类中存在一种形状的DNA，特别是四链结构的遗传密码 - 多年来一直引起科学家们的争议。因为这种所谓的i-motif喜欢酸性环境(科学家可以在实验室中创造但不会在体内自然产生的条件)，许多科学家认为它不可能存在于人体细胞中。

但是近年来，研究已经指出这种奇异形式的DNA实际上可能存在于活着的人类中。现在，今天(4月23日)发表在“自然化学”杂志上的一项新研究提供了第一个直接的证据，证明它确实存在，并且可能在调节我们的基因方面发挥重要作用。

“在此之前，DNA可以[像这样折叠]是一种学术观点，但它根本不为生物学所知它是什么，”高级研究作者，Kinghorn临床基因组学中心负责人Marcel Dinger说。在悉尼加尔万医学研究所。他说，看着这些i-motif出现在活细胞中“非常壮观”。

为了发现i-motif，Dinger和他的团队设计了一种抗体 - 一种针对体内外来入侵者的蛋白质 - 专门发现并锁定i-motifs。他们用荧光染料标记这些抗体，然后在实验室中将它们注射到人体细胞中。使用强大的显微镜，他们发现了一堆微小的，发光的，绿色的点状抗体，可以抓住难以捉摸的i-motif。

根据Dinger的说法，发表这篇论文最困难的部分是证明抗体只能锁定在i-motifs而不是其他形状的DNA上。他们通过测试抗体如何与其他形式的DNA相互作用来做到这一点，例如经典的双螺旋和与i-motif相关的更好研究的结构，称为G4四链体。果然，抗体被证实是忠实的 - 它不会与这些其他形式中的任何一种结合。

“这是一个非常令人兴奋的发现，”英国东英吉利大学化学生物学高级讲师Zoe Waller说，他没有参与这项研究。“这项工作正在为这些[DNA形式]确实在体内存在 并且值得进一步研究的大量证据提供支持 。”

在监管中的作用

Dinger告诉Live Science，让团队真正着迷的不仅仅是这些i-motif存在于活细胞中，而且这些绿色灯光闪烁着 - 这意味着i-motif折叠成存在然后反复展开。特别是，研究人员发现DNA在转录的特定阶段以较高的速率折叠成i-基序 - 这一过程将基因翻译成蛋白质 - 当DNA刚刚开始积极转录时。后来，DNA展开回到通常的状态，i-motif消失了。根据Dinger的说法，这可能意味着i-motif在调节转录过程中起着非常特殊的作用。

实际上，这项研究支持以前在实验室培养皿中的研究，即这些折叠发生在调节基因的区域。这些区域包括称为“ 端粒 ” 的染色体的末端，被认为在衰老中起作用，而区域称为启动子，其任务是打开和关闭基因。

但是，尽管知道这些折叠可能出现的某些区域，研究人员还不知道折叠控制哪些基因或当您扰乱细胞时会发生什么，从而无法形成这些结构。

“有很多我们不了解的基因组，可能就像它的99%，”Dinger说。在活细胞中看到像这样折叠的DNA“可以解码基因组中的那些部分，并了解它们的作用。”

事实上，这些奇怪的褶皱可能存在于我们的每一个细胞中，Dinger说。他说，与正常形状的DNA相比，由于基因组的折叠次数较少，因此与非折叠区域相比，靶向DNA的药物可以更具特异性地结合。

例如，这些类型的药物可能有助于癌症治疗。亚利桑那大学教授，Reglagene的首席科学官Laurence Hurley表示，某些癌症治疗方法存在的一个问题是，他们没有足够的选择性来定位有问题的DNA片段.Reglagene是一家设计治疗性分子的公司 - 像i-motifs一样的链DNA。相反，癌症药物也可能附着在DNA的其他部分，导致可能有害的副作用，Hurley说，他不是新研究的一部分。

“我一直在等待这样的论文出来很长时间，”赫尔利告诉Live Science。“这为围绕这些新结构的重大治疗努力提供了坚实的基础，并且消除了人们对这些结构是否真实并具有任何生物学意义的怀疑。”