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人體癌細胞中發現四螺旋DNA結構

人體癌細胞中發現四螺旋DNA結構

2013-01-23 11:39:42

左圖為四螺旋DNA的結構模型;右圖為染色的人體細胞核和染色體

  北京時間1月23日消息,據國外媒體報道,在DNA(脫氧核糖核酸)雙螺旋結構發表60周年之際,來自劍橋大學的科學家宣稱,他們在人體基因組中發現了“四螺旋”的DNA結構。

  1953年,同樣來自劍橋大學的詹姆斯·D·沃森和弗朗西斯·克里克在《自然》雜志上發表了一篇著名的文章,揭示了DNA分子的雙螺旋結構。這篇論文如此精簡僅有兩頁,卻開啟了對生物有機體基本奧秘的探索之門,為日后遺傳密碼等的發現奠定了基礎。而現在,科學家又發現了具有四鏈螺旋的DNA結構,并將其稱為“G-四聯體”(G-quadruplexes),該研究發表在近期的《自然-化學》(Nature Chemistry)雜志上。

  劍橋大學在1月20日的聲明稱,G-四聯體存在于DNA中富含鳥嘌呤(G)的部分。DNA即脫氧核糖核酸的組成單位是核苷酸,其中的糖類與磷酸通過酯鍵相連,組成長鏈骨架。每個糖單位都連接著堿基。DNA中有4種堿基,分別是腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T),這些堿基沿著DNA長鏈所排列而成的序列,可組成遺傳密碼。

  該項研究得到了英國癌癥研究中心的資助,歷時超過十年,通過計算機模擬、實驗室操作和熒光生物標記物等手段,最終在人類癌細胞中確定了這一結構。“接下來的研究將揭示四聯體的數量與DNA復制之間的聯系,這對于細胞分裂和增殖至關重要,”劍橋大學的工作人員解釋道,“通過合成某種分子,我們能夠捕獲并控制這些四螺旋DNA結構,阻止它們進行復制,從而終止細胞分裂。科學家認為這一方法或許可以用于終止癌細胞的無限增殖。”

  “我們已經觀察到捕獲四聯體與終止細胞分裂之間存在著聯系,這非常鼓舞人心,”首席研究者,劍橋大學化學系教授尚卡·巴拉蘇布拉曼尼(Shankar Balasubramanian)說,“研究發現四聯體更常見于快速分裂的細胞——如癌細胞——的基因中。對我們來說,這有力地支持了新的治療途徑,即利用這些四聯體結構作為未來個性化治療的靶點。”

  在此之前,科學家已經證實四螺旋DNA可以在試管中形成,但普遍不認為這種結構能自然存在。劍橋大學的研究團隊不僅證實了這一點,而且發現該結構也存在于人類細胞的DNA中。英國癌癥研究中心的工作人員稱,這一成果將被用于疾病的治療。

  “該研究進一步突出了這些不尋常的DNA結構用于癌癥治療的潛力,接下來的工作是找到在癌細胞中對其定位的方法,”研究中心的高級科技信息管理員朱莉·夏普(Julie Sharp)博士說,“從DNA結構的提出到現在已經有60年,但諸如此類的研究工作表明,探索DNA奧秘的故事還將繼續下去。”

  巴拉蘇布拉曼尼補充道:“四螺旋DNA結構將很可能是選擇性終止癌細胞增殖的關鍵所在。發現該結構在人體細胞中的存在是一個真正的里程碑。”

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