DNA基因瑜珈:复杂的功能是通过复杂的折叠

DNA可以模拟蛋白质折叠到复杂的功能,三维结构,根据一项研究从威尔康奈尔医学研究人员和国家心脏,肺和血液研究所,国立卫生研究院的一部分。

在研究6月21日发表在自然,研究者使用高分辨率成像技术,揭示了DNA分子他们创造的新奇而复杂的结构,模拟活动的一种叫做绿色荧光蛋白(GFP)的蛋白质。GFP,来源于水母,实验室已成为一个重要的工具,功能作为荧光标记或细胞中的灯塔。

结果推进科学的DNA可以折叠成复杂的形状,并将帮助研究人员构建这样的DNA分子不同的实验室和临床应用。模仿GFP的所有的DNA荧光标记,例如,常常是理想的标记目标的DNA片段在生物研究和诊断检测盒,并将相对便宜。

“这些发现真正改变我们理解与DNA,我们能做什么”研究合作作者说萨米Jaffrey博士药理学Greenberg-Starr教授和桑德拉和爱德华·梅尔癌症中心的一员在威尔康奈尔医学。

DNA在自然界中主要存在于双链,“扭曲的梯子”或“螺旋”形式,并作为相对稳定储存的遗传信息。所有其他的复杂的生物过程在细胞是由其他类型的分子,尤其是蛋白质。

去年,Jaffrey博士和他的同事们报道发现一个这样的分子:单链DNA折叠的方式,允许其模仿GFP的活动。Jaffrey博士的DNA分子被称为“生菜”颜色的荧光排放,通过绑定到另一个有机小分子,一个潜在的荧光“荧光团”类似于GFP的核心,并挤压的方式激活其发出荧光的能力。研究人员展示了lettuce-fluorophore组合作为SARS-CoV-2的快速检测的荧光标记,COVID-19的原因。

Jaffrey博士和他的团队发现生菜,使许多单链dna和筛查那些所需的fluorophore-activating能力。但是他们不知道结构生菜用来获得这种能力。确定结构,他们在新的研究长期合作者,NHLBI高级调查员艾德里安博士r . Ferre-D 'Amare。

由路易斯Passalacqua博士领导的研究,博士研究员Ferre-D 'Amare的团队,先进的结构成像技术被使用,包括低温电子显微镜,解决生菜原子级分辨率的结构。他们发现它折叠成一个形状,在其中心四路交界处的DNA,一种从未见过的、封闭的荧光团激活它。他们也观察到生菜的褶皱之间用债券nucleobases-the DNA构建块,通常被称为“字母”的低俗的DNA字母。

“我们发现不是DNA试图像蛋白质;这个DNA做什么GFP但在自己的特殊方式,”博士说Ferre-D 'Amare。

研究人员说,这些发现应该加快发展荧光生菜等DNA分子快速诊断测试以及许多其他科学应用的基于DNA的荧光标记是可取的。

“像这样的研究将创建新的基于dna的必不可少的工具,“Jaffrey博士说。

参考:Passalacqua线性调频,银行太、月亮JD,李X, Jaffrey SR, Ferre-D 'Amare AR。复杂的3 d GFP的DNA模拟的体系结构。自然。2023年。doi:10.1038 / s41586 - 023 - 06229 - 8

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