DNA碱基序列决定其光敏性

DNA分子在所有生命形态中扮演着遗传信息载体的角色，对紫外光的修改具有高度的抵抗性，但要理解其光稳定性的机制还存在一些令人费解的问题，一个重要方面是构成DNA分子的4种碱基之间的相互作用。德国基尔大学的研究人员成功地证明，DNA链因其碱基序列而有不同的光敏感性。相关研究结果刊登在最近出版的《科学》（Science）杂志上。
 
科学家们早就了解到，对包含在DNA中的遗传信息进行编码的个别碱基具有高度光稳定性，当它们吸收了来自紫外光辐射的能量时，这些能量会立刻再次释放。但令人惊讶的是，科学家们发现在包含有众多碱基的DNA中，这些机制变得失效或只是部分有效。因此，科学家们推断，紫外光激发的DNA分子的失活，必定由某种完全不同的、DNA特有的机制所取代。通过以各种方法测量具有不同碱基序列的DNA分子，德国基尔大学理化研究所弗里德里希·泰姆普斯教授所领导的研究小组终于证实并阐明了该种假设。
 
泰姆普斯教授表示，DNA通过其复杂的双螺旋结构达成其高度的光稳定性。在单股DNA链中，碱基之间的相互作用是一个堆叠在另一个之上，而且在双螺旋中，两个互补单股的碱基对之间的氢键发挥了关键作用。通过观察到的不同交互作用，DNA在某种程度上自己达成了“太阳防护”。
 
论文作者尼娜·施瓦尔博在合成DNA分子中的过程中研究了各种不同的碱基组合。利用飞秒脉冲激光光谱学，她测量了每种组合所释放出来的特征能量。她发现，对某些碱基组合而言，这些荧光发射的“寿命”只有约100飞秒，但对其他组合而言，时间可长达数千倍。
 
对于该研究结果，尼娜评论道：“我们研究了光物理特性，发现不同的碱基组合具有广泛的荧光发射寿命差异，这将导致开发出一种利用激光直接识别某些遗传序列的新诊断方法，而无须像现有方法那样以染料标记DNA。”
 
泰姆普斯解释说，在纳米电子学领域中，合成DNA已被证明能当作“纳米线”使用。基于这些分子不同的反应时间，有朝一日或许能使用激光脉冲来“开关”特定分子。在某些情况下，甚至有可能用DNA制造出通过氢键的键合来工作的晶体管。（来源：科技日报 冯卫东）
 
（《科学》（Science），Vol. 322. no. 5899, pp. 243 - 245，Nina K. Schwalb，Friedrich Temps）

 
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