Nature子刊：科學大發現DNA不只雙螺旋

　　DNA雙螺旋結構的發現證實了我們的遺傳密碼是以更復雜的對稱性制造的，這些分子變體的形式影響我們的生物學功能。

　　“大多數人想到DNA時，首先想到的是雙螺旋，這項新研究提醒我們，存在完全不同的DNA結構，對我們的細胞很重要。”來自澳大利亞加文醫學研究所的抗體療法研究員丹尼爾·克里斯特說。

　　該團隊確定的新DNA成分被稱為嵌入基序（i-motif）結構，該結構最早在20世紀90年代由研究人員發現，但到目前為止只有在體外見過，而不是在活細胞中。

　　因為這個所謂的i-motif喜歡酸性環境（科學家可以在實驗室中創造一種條件，但不會在體內自然發生），許多科學家認為它不可能存在于人體細胞中。

　　而這回的研究終于實打實地發現：i-motif天然存在于人類細胞中，這意味著這個結構對細胞生物學的重要性，需要研究者們重新重視這個關鍵點。

019 dna i motif結構活細胞2。(Zeraati et al.， Nat Chem, 2018)

　　如果你對DNA形狀的唯一熟悉是由沃森和克里克所創造的雙螺旋螺旋結構，那么i-motif的結構可能會讓你大吃一驚。

　　聯合主導這項研究的基因組學家Marcel Dinger解釋道，“i-motif是DNA的四個鏈結，在結型結構中，DNA的相同鏈上的C [胞嘧啶]字母彼此結合，而在以往的雙螺旋結構中，堿基反向識別匹配，C與G[鳥嘌呤]結合在一起。”

　　根據新研究的第一作者Garvan的Mahdi Zeraati的說法，i-motif還只是許多不采用雙螺旋形式的DNA結構之一，而A-DNA，Z-DNA，三鏈DNA和十字形DNA也可能存在于我們的細胞中。

　　另一種名為G-quadruplex（G4）的DNA結構在2013年首次被人類細胞的研究人員可視化，他們利用一種工程抗體來揭示細胞內的G4。

　　在這項新研究中，Zeraati和其他研究人員采用了相同的技術，開發了一種能夠特異性識別和結合i-motif的抗體片段（稱為iMab）。這使得研究人員能用免疫熒光法突出了它們在細胞中的位置。

藝術家的印象，覆蓋在細胞核心的iMab抗體(綠色)成像(Chris Hammang)

　　Zeraati說：“最讓我們興奮的是，我們可以看到綠色的斑點，i-motif隨著時間的推移而出現和消失，我們成功觀察到了它們形成、溶解和再次形成的全過程。”

　　雖然關于i-motif結構的功能還有很多東西需要了解，但研究結果表明，在細胞的“生命周期”中，短暫的i-motif通常形成于晚期（G1期），也就是DNA被積極“讀取”時。

　　i-motifs也傾向于出現在所謂的“啟動子”區域（控制基因是否開啟或關閉的DNA區域）以及與衰老相關的端粒中。

　　“我們認為，i-motifs的到來和發展影響了這兩個重點區域的功能，它們很可能在那里幫助開啟或關閉基因，并影響基因是否被積極地閱讀。”

　　現在我們已經明確知道細胞中存在這種新的DNA形式，它將使研究人員有權弄清楚這些結構在我們體內的作用，不管是i-motif，還是A-DNA，Z-DNA，三重DNA，和十字形DNA。

　　“這些替代的DNA構象，可能對細胞中的蛋白質識別其同源DNA序列并發揮其調節功能很重要，影響細胞正常運作，這些結構中的任何畸變都可能導致病理結果。”

　　Dinger補充說，“同樣地，由于與常規形狀的DNA相比，特殊結構的DNA數較少，靶向DNA的藥物可能更具體地結合。這些類型的藥物可能有助于癌癥治療。”