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        DNA相分離的新見解
        
			
        
				2019-03-20 10:28:59
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        由Hajin Kim教授在UNIST生命科學(xué)學(xué)院進(jìn)行的一項新研究提出了DNA相分離的概念，該研究表明，核內(nèi)的DNA可能引發(fā)相分離，如水中的油。與現(xiàn)有的生物學(xué)方法不同，金教授解釋了DNA如何通過物理學(xué)的基本原理起作用：“每個人類細(xì)胞含有大約2米的DNA，這些DNA太小而肉眼無法看到。令人驚訝的是，所有的DNA都是緊密包裝的在那里，我們能夠觀察到油相和水相最基本的分離原理。“
        

        DNA相分離的新見解
        

        根據(jù)該原理，DNA以濃縮和折疊的形式包含在細(xì)胞核中，其在其內(nèi)部產(chǎn)生空間分離的區(qū)域。在這里，可以訪問單元將立即使用的遺傳信息，而其他剩余信息保存在壓縮存檔文件中。因此，兩個或多個DNA區(qū)域產(chǎn)生單獨的空間，為細(xì)胞有效使用信息提供了基礎(chǔ)。
        

        在物理學(xué)中，這種現(xiàn)象稱為相分離。由于兩種不混溶的液相，固相或氣相之間的混合物的溫度，壓力和組成元素的變化，可以引起這種現(xiàn)象。然而，最近報道了在生物體中有趣的相分離現(xiàn)象，其中混合了水，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等分子。關(guān)于Tau蛋白經(jīng)歷液 - 液相分離以形成基本上液體蛋白質(zhì)的液滴以引起阿爾茨海默氏病，或通過相關(guān)分離與亨廷頓病相關(guān)的含有重復(fù)序列的RNA形成RNA焦點，存在一些普遍的假設(shè)。
        

        “我們的研究首次表明，相分離現(xiàn)象曾經(jīng)被認(rèn)為是物理學(xué)的唯一屬性，也可以通過DNA的重甲基化來觸發(fā)，”金教授說。“這項研究表明DNA構(gòu)象可能在分子水平上決定細(xì)胞活性，如基因表達(dá)和干細(xì)胞分化。”
        

        DNA相分離中存在靜電力。由于DNA具有強(qiáng)負(fù)電荷，因此在帶負(fù)電的DNA之間存在排斥力。然而，在存在某種類型的生物聚陽離子的情況下，DNA分子彼此吸引，并且DNA間吸引力的強(qiáng)度取決于DNA序列。這一原則曾經(jīng)由Kim教授通過模擬預(yù)測和證明，并在2016年出版的Nature Communications上發(fā)表。這次，研究小組已經(jīng)通過實驗證明，這一原理是由于多胺與核酸分子的甲基之間的相互作用。
        

        DNA由四種不同的核酸堿基組成 - 腺嘌呤(A)，胸腺嘧啶(T)，胞嘧啶(C)和鳥嘌呤(G)，它們沿著雙螺旋形狀的糖 - 磷酸鹽分子的帶狀物串聯(lián)。這些堿基總是以腺嘌呤與胸腺嘧啶連接并且胞嘧啶與鳥嘌呤連接的方式配對。這些配對產(chǎn)生以下堿基對可能性：AT，TA，GC和CG。此外，通過他們的MD模擬和實驗，研究小組發(fā)現(xiàn)，與CG重復(fù)DNA對相比，TA重復(fù)DNA對的DNA吸引力更強(qiáng)。
        

        “胸腺嘧啶含有C5甲基，將其添加到胞嘧啶中會產(chǎn)生更強(qiáng)的吸引力，幾乎與富含TA的DNA對一樣強(qiáng)，”金教授說。“與胞嘧啶相連的C5甲基是表觀遺傳學(xué)中DNA的主要化學(xué)修飾，因此我們可以預(yù)期染色體結(jié)構(gòu)的表觀遺傳調(diào)控與干細(xì)胞分化之間的聯(lián)系。”
        
			

			
          
        
			
        
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