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《英国科学家首次在人活细胞中追踪到DNA的四重螺旋结构》

  • 来源专题：中国科学院文献情报生命健康领域集成服务门户
  • 编译者： 范月蕾
  • 发布时间：2020-08-06

  • 7月20日，英国科学家报道了一种荧光探针（SiR-PyPDS）能实时追踪到活细胞核中的G4s的单个结构分子，实现在不干扰G4s动态折叠的情况下，在人活细胞中对其动态过程进行检测。由于细胞中G4s的稳态性可能受到蛋白质（例如解旋酶的调节），无法通过快速离体技术来追踪G4s。此外，一些常用于检测活细胞中DNA和RNA的探针浓度相对较高，这可能会干扰G4s的动态折叠过程以及引起细胞应激/毒性。针对此，该研究团队制备了具有G4s特异性的荧光探针，在低浓度的条件下结合小部分G4s（约4%）便可以实现对G4s实时追踪。该研究团队认为，既然已经能够成像单个G4，那么便能追踪其在特定基因中的作用以及它们在癌症中的表达方式，推动癌基因的有关研究。相关研究成果发表于《Nature Chemistry》期刊。

  • 原文来源：;https://www.nature.com/articles/s41557-020-0506-4
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    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2018-04-26
    • 科学家首次发现活细胞中从未出现过新的DNA结构。在活细胞中被描述为DNA“扭曲的结”证实了我们复杂的遗传密码是用比双螺旋结构更复杂的对称设计的，这些分子变异的形成影响了我们的生物学功能。 澳大利亚加文医学研究所的研究员表示：“当我们大多数人想到DNA时，我们想到的是双螺旋，这项新的研究提醒我们，完全不同的DNA结构存在，而且很可能对我们的细胞很重要。” 研究小组发现的全新DNA组件被称为i-motif结构，该结构最初是由研究人员在上世纪90年代发现的，但此前一直在试管中发现，不是在活细胞中。通过此次研究我们知道在人类细胞中，i-motif是自然发生的，这意味着结构对细胞生物学的重要性，需要研究者们新的关注。 人们通常对DNA最熟悉的结构就是双螺旋螺旋结构，但是i-motif是DNA的四个链结，它与双螺旋结构非常不同。 根据研究人员的说法，i-motif只是众多DNA结构中的一个，它没有采用双螺旋形式，这也可能存在于我们的细胞中。在这项新研究中，研究人员开发了一种抗体片段，称为iMab，可以明确识别并绑定到i-motifs。在这样做的过程中，它用免疫荧光法突出了它们在细胞中的位置。 “最让我们兴奋的是，我们可以看到这些绿色的斑点，随着时间的推移而出现和消失，所以我们知道它们正在形成、溶解，再形成。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， “i-motifs”也倾向于出现在所谓的“启动子”区域，即控制基因是否开启或关闭的DNA区域，以及端粒，与衰老相关的遗传标记。” 因此，这些结构的形成可能对细胞正常运作至关重要。而且，这些结构中的任何畸变都可能有病理结果。研究发现发表在《自然化学》杂志上。
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  • 《科学家开发出可观察DNA解螺旋的显微镜》
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    • 编译者：xxw
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    • 近日，来自哈佛大学的杰出华人教授庄小威教授课题组开发了一种基于折纸转子的成像和跟踪技术（origami-rotor-based imaging and tracking，ORBIT），这是一种利用荧光标记的DNA折纸转子在单分子水平上以毫秒的时间分辨率跟踪DNA旋转的方法，相关研究成果发表在《Nature》上。 许多基因组加工过程（包括转录、复制和修复）会发生DNA的旋转。直接测量DNA旋转的方法，如转子珠追踪、棱角光学捕捉器和磁镊子等，有助于解开一系列基因组处理酶的作用机制，这些酶包括RNA聚合酶（RNA）、旋转酶（一种病毒DNA封装马达）和DNA重组酶。 尽管旋转测量有可能改变我们对基因组处理反应的理解，但测量DNA旋转仍然是一项艰巨的任务。现有方法的时间分辨率不足以跟踪多种酶在生理条件下诱导的旋转，且测量通量通常较低。 为了解决这些问题，研究人员开发了ORBIT技术，研究人员使用ORBIT来跟踪由RecBCD复合物（一种参与DNA修复的螺旋酶）释放产生的DNA旋转，以及由RNAP转录产生的DNA旋转。研究人员描述了在RecBCD复合物诱导的DNA解开过程中发生的一系列事件--包括启动、过程易位、暂停和回溯--并揭示了一个涉及可逆的不依赖ATP的DNA解开和RecB马达参与的启动机制。在RNAP转录过程中，研究人员直接观察到单个碱基对展开相应的旋转步骤。 研究人员表示ORBIT将使研究蛋白质和DNA之间广泛的相互作用成为可能。
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