7-18 Nature：巧妙的实验解开DNA如何与蛋白结合之谜

日期：2006-07-18　　访问次数：3444

当DNA轻轻的展开，将会使得自己旋拧得更紧。这是一个违反直觉的发现，该发现可能会最终帮助解释蛋白是怎样与DNA结合的，这是研究人员在本周的《Nature》报道的成果。

“这是一个非常充满智慧和有趣的结果，对于理解DNA性质来说是十分基础的。”Rutgers大学的Wilma Olson说。

十多年前，科学家们就已经在单个分子的水平上研究了DNA机械特性。之前的研究并没有观察到DNA轻轻展开的时候解旋。

为了伸展DNA，Bustamante和他的研究小组将一个磁珠附着到DNA分子的一端，而将DNA分子另一端附着到玻璃上，然后利用磁性镊子来回拖拉磁珠和DNA，来测量DNA的扭曲度，Bustamante和他的同事将荧光磁珠附着到双链DNA分子的中间，位置就在一个单链缺口下面，作为一种磁珠转头。改变磁珠转头的角度，利用落射荧光显微镜进行观察，反映DNA.旋扭的移位。

Bustamante和他的同事发现在轻柔伸展中，DNA分子实际上旋得更紧（与预想的解旋结果不一致），在30皮牛顿（piconewton）的牵力下达到了最大旋紧度。当伸展超过这个水平，DNA开始展开。同样，可以通过磁珠转头伸展DNA从而导致DNA的旋紧。研究者们设计了一种DNA的数学模型展示了当DNA分子伸开时，双螺旋结构的半径缩减，这可能是解释旋得过紧的原因。

这些发现可能可以解释为什么之前的研究中发现的DNA抵抗旋拧的现象。双链DNA分子的外部螺旋（helix）当旋扭的时候被压缩。根据研究者的说法“令人惊讶的是，发现DNA结构53年后，DNA中仍然存在着神秘的东西等待发现。”Bustamante说。

巴黎的Timothée Lionnet也发现了相似的结果，但他没有参与这项研究。“这项工作对建立DNA-蛋白质相互作用模型具有重要含意。例如，理解蛋白是怎样识别特定的序列的”他说。

这些发现表明DNA结合蛋白必须通过DNA分子的伸展和旋扭来识别不同长度的结合位点。Bustamante说：“检测DNA序列是怎么对旋扭进行反应的是一件十分有趣的事情。这可以通过单个分子水平的几条DNA序列的比较进行。”Lionnet补充说。

“我们也可以回过头来从过去的结晶学实验来检验这些结果，来寻找序列、长度和之前打折扣的扭矩（torsion）之间关系”Bustamante指出。

接下来的实验也可以研究其他DNA双螺旋的几何学假想，除了细胞中主要出现的B型DNA外。“RNA中，双螺旋结构是A型，我们同样也想知道它们的行为。转录过程中的DNA和RNA的杂合体，我们打算通过自己来研究。”Bustamante说。



摘自：生物谷