“三折纸”操纵形状和包装的DNA
你身体的每个细胞都含有大约2米的DNA,携带必要的遗传信息对你作为一个个体。如果你放松所有的DNA中包含的一个人,它会伸展在一个惊人的距离,达到太阳和超过60次。处理这么长的惊人的分子,细胞DNA压缩成压缩包称为染色体。
“DNA想象成一张纸,我们所有的遗传信息。”Says Minke A.D. Nijenhuis, co-corresponding author of the new paper. "The paper is folded in a very tight structure to fit all this information in a small cell nucleus. But to read the information, parts of the paper have to be unfolded and then folded again. This spatial organisation of our genetic code is a central mechanism in life. We therefore wanted to create a methodology that allows researchers to engineer and study the compaction of double-stranded DNA.”
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免费订阅三重螺旋结构提供了保护和密实度
在自然界中,DNA是由两条链扭曲在一起,形成双螺旋结构。一个链包含基因负责编码特征和其他链作为备份。这两个链是由某些债券,叫做沃森克里克交互,它允许两个链相互承认和绑定。除了这些众所周知的互动,有一种不为人知的DNA链之间的相互作用。这些所谓的正常或允许第三链加入反向Hoogsteen交互,形成一个美丽的三螺旋结构:三层(图2)。
在新的文章发表在科学杂志《先进材料》上,研究人员从Gothelf奥尔胡斯大学的实验室已经引入了一个简单的方法组织DNA链。该方法是基于上述Hoogsteen交互。研究表明,使用这种方法,DNA可以弯曲或“折叠”的方式创建紧凑的结构。这些结构可采用多种形式,从空洞的二维图形密集的三维结构和介于两者之间的。事实上,你甚至可以创建结构像一盆花。研究人员称他们的方法三折纸(图3)。
潜在的基因治疗
使用三折纸,科学家可以达到前所未有的控制DNA分子的形状,为研究打开新的可能性。先前的研究已经表明,三层的形成扮演重要角色在细胞内DNA的自然包装,这项研究可以帮助我们了解更多关于这个重要的生物过程。
研究还表明,三层保护DNA免受酶促降解形成。压缩的能力和使用三层保护DNA折纸方法可以在基因治疗的重视,修复病变细胞的传递函数他们缺乏通过DNA包。
神奇的生物属性的DNA的序列和结构已经利用纳米技术,影响了医学治疗,诊断和许多其他领域。“在过去的40年,DNA纳米技术几乎完全依赖沃森克里克基础相互作用组装单链DNA和组织成定制的纳米结构。”Says Professor Kurt V. Gothelf. " We now know that Hoogsteen interactions have the same potential to organize double-stranded DNA, which presents a significant conceptual expansion for the field."
Gothelf和同事证明Hoogsteen-mediated折叠和先进的Watson-Crick-based方法是兼容的。由于比较刚性的双链DNA,然而,三缸折纸结构需要更少的起始原料。这允许形成更大的结构成本显著降低。
新方法具有局限性,三层的形成通常需要长时间的一个特定的构件,称为嘌呤碱基。这里的研究人员利用人工DNA序列代替自然遗传的DNA。在未来,他们将努力克服这个限制。
参考:Ng C, Samanta Mandrup OA, et al .折叠双链DNA成设计的形状与三层形成寡核苷酸。先进材料。2023:2302497。doi:10.1002 / adma.202302497
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