为何构成生命蓝图的是DNA，而非RNA？Nature子刊改写教科书

　　一项新研究首次显示，RNA碱基移动时整个结构会瓦解，而DNA则可以任意扭曲和改变形状来弥补化学损伤，这也解释了为何DNA是遗传信息的主要储存库，而不是RNA。相关结果于8月1日发表在《Nature Structural & Molecular Biology.》杂志上

　　“Watson-Crick 碱基对”和“Hoogsteen 碱基对”

　　在介绍这项研究之前，我们先来了解两个概念：Watson-Crick碱基对和Hoogsteen碱基对。

　　1953年，沃森和克里克首次提出了DNA双螺旋结构，并预测了A、T和C、G是如何组装，后来人们也将之称为“Watson-Crick 碱基对”。如今大家对DNA双螺旋结构也许已经很熟悉了，其中特点之一是两股DNA通过碱基之间的氢键连接起来，

　　但长期以来科学家一直在寻找证据来证实“Watson-Crick 碱基对”。1959年，生物化学家Karst Hoogsteen 设法捕获A-T碱基的图片，结果发现这两个碱基构成倾斜的几何结构，两者相对旋转了180°，这也称为“Hoogsteen 碱基对”。

　　此后，科学家在静止的DNA图像中也发现了“Watson-Crick 碱基对”和“Hoogsteen 碱基对”。

　　研究发现DNA双螺旋结构具有动态性

　　在了解这两个概念后，我们再来介绍科学家对DNA和RNA结构的新发现。

　　五年前，杜克大学的Hashim Al-Hashimi研究团队发现了一些从未见过的现象：DNA碱基对在不断地变形，双螺旋结构在Watson-Crick碱基对和Hoogsteen碱基之间来回变化，这增加了DNA结构的灵活性。

　　Hashim Al-Hashimi说，“双螺旋是一种基本结构，但令人惊讶的是科学家很晚才发现该结构属性，因此我们需要放大研究，以更深地了解生命的分子基础。”

　　他们发现，当DNA与蛋白质结合或受到化学刺激时，双螺旋结构采用Hoogsteen碱基对的连接方式，当损伤被修复或蛋白质释放后，DNA碱基对恢复到Watson-Crick的连接方式。

　　重写教科书：为何DNA是构成生命的蓝图，而不是RNA？

　　发现DNA双螺旋结构具有动态性，这本身就具有很重要的意义。如今，该研究团队又首次发现RNA不具备这种动态变化的能力，这就解开了困扰多年的谜团——为何DNA是构成生命的蓝图，而不是RNA。

　　RNA太过僵硬很容易破裂，而DNA可以吸收化学损伤物质并适应周围的环境，具有一定的灵活性，因此是更好的遗传信息储存库。研究人员之一， Huiqing Zhou说，“DNA可以通过翻转碱基和形成“Hoogsteen碱基对”来弥补DNA化学修饰带来的损伤，但相反，若这种修饰出现在RNA中，那么将破坏RNA的双螺旋结构。”

　　对于该研究，杜克大学发表新闻稿称，“这个发现可能会改写教材中关于DNA和RNA差异的描述。”

　　RNA碱基移动，会导致结构瓦解

　　研究人员如何得出这样的结论？他们通过建立DNA和RNA的双螺旋结构，利用先进的成像技术来观察两者的碱基对如何结合。

　　下图可以看出，DNA通过Hoogsteen碱基对来应付损伤，而RNA在遇到此情况时会崩裂。研究人员发现，无论在任何时间，DNA双螺旋中大约1%的碱基可变成Hoogsteen碱基对，但这种现象在RNA链中并未发现。

　　于是，研究人员设计了更广泛的RNA分子，以观察RNA双螺旋结构在各种情况下的变化，但几乎未看到任何的Hoogsteen碱基对出现。此外，他们甚至迫使RNA形成Hoogsteen结构，结果发现在这种情况下RNA链会瓦解。

　　研究小组解释说，“这是由于与DNA相比，RNA双螺旋结构更加紧凑，因而，若不拉伸一个碱基或不饶原子移动，RNA就不能任意翻转另一个碱基。一旦移动，整个结构就会被弄乱。”

　　然而，仍需要更多的研究来证实DNA的灵活性，以及为何DNA是遗传信息的储存库而不是RNA。如果被证实，那么该研究将能帮助人们了解生命为何如此进化。这是非常酷的研究，毕竟人们一直在学习新的知识以了解构成生命的分子基础。