Nature子刊：科学大发现DNA不只双螺旋

　　DNA双螺旋结构的发现证实了我们的遗传密码是以更复杂的对称性制造的，这些分子变体的形式影响我们的生物学功能。

　　“大多数人想到DNA时，首先想到的是双螺旋，这项新研究提醒我们，存在完全不同的DNA结构，对我们的细胞很重要。”来自澳大利亚加文医学研究所的抗体疗法研究员丹尼尔·克里斯特说。

　　该团队确定的新DNA成分被称为嵌入基序（i-motif）结构，该结构最早在20世纪90年代由研究人员发现，但到目前为止只有在体外见过，而不是在活细胞中。

　　因为这个所谓的i-motif喜欢酸性环境（科学家可以在实验室中创造一种条件，但不会在体内自然发生），许多科学家认为它不可能存在于人体细胞中。

　　而这回的研究终于实打实地发现：i-motif天然存在于人类细胞中，这意味着这个结构对细胞生物学的重要性，需要研究者们重新重视这个关键点。

019 dna i motif结构活细胞2。(Zeraati et al.， Nat Chem, 2018)

　　如果你对DNA形状的唯一熟悉是由沃森和克里克所创造的双螺旋螺旋结构，那么i-motif的结构可能会让你大吃一惊。

　　联合主导这项研究的基因组学家Marcel Dinger解释道，“i-motif是DNA的四个链结，在结型结构中，DNA的相同链上的C [胞嘧啶]字母彼此结合，而在以往的双螺旋结构中，碱基反向识别匹配，C与G[鸟嘌呤]结合在一起。”

　　根据新研究的第一作者Garvan的Mahdi Zeraati的说法，i-motif还只是许多不采用双螺旋形式的DNA结构之一，而A-DNA，Z-DNA，三链DNA和十字形DNA也可能存在于我们的细胞中。

　　另一种名为G-quadruplex（G4）的DNA结构在2013年首次被人类细胞的研究人员可视化，他们利用一种工程抗体来揭示细胞内的G4。

　　在这项新研究中，Zeraati和其他研究人员采用了相同的技术，开发了一种能够特异性识别和结合i-motif的抗体片段（称为iMab）。这使得研究人员能用免疫荧光法突出了它们在细胞中的位置。

艺术家的印象，覆盖在细胞核心的iMab抗体(绿色)成像(Chris Hammang)

　　Zeraati说：“最让我们兴奋的是，我们可以看到绿色的斑点，i-motif随着时间的推移而出现和消失，我们成功观察到了它们形成、溶解和再次形成的全过程。”

　　虽然关于i-motif结构的功能还有很多东西需要了解，但研究结果表明，在细胞的“生命周期”中，短暂的i-motif通常形成于晚期（G1期），也就是DNA被积极“读取”时。

　　i-motifs也倾向于出现在所谓的“启动子”区域（控制基因是否开启或关闭的DNA区域）以及与衰老相关的端粒中。

　　“我们认为，i-motifs的到来和发展影响了这两个重点区域的功能，它们很可能在那里帮助开启或关闭基因，并影响基因是否被积极地阅读。”

　　现在我们已经明确知道细胞中存在这种新的DNA形式，它将使研究人员有权弄清楚这些结构在我们体内的作用，不管是i-motif，还是A-DNA，Z-DNA，三重DNA，和十字形DNA。

　　“这些替代的DNA构象，可能对细胞中的蛋白质识别其同源DNA序列并发挥其调节功能很重要，影响细胞正常运作，这些结构中的任何畸变都可能导致病理结果。”

　　Dinger补充说，“同样地，由于与常规形状的DNA相比，特殊结构的DNA数较少，靶向DNA的药物可能更具体地结合。这些类型的药物可能有助于癌症治疗。”