最高分辨率图像显示DNA分子的活性令人惊叹

根据《自然通讯》之前的一份报告，英国研究人员拍摄了历史上单个DNA分子的最高分辨率图像，揭示了DNA在细胞中被包装和扭曲时可能具有惊人的活性。这项新的研究可能有助于加速新基因疗法的发展。

科学家过去常常用显微镜观察DNA及其扭曲的阶梯构型，但这些仅限于分子的静态视觉。科学家们看不到的是，DNA卷曲有多强会影响其双螺旋结构。由英国谢菲尔德大学、利兹大学和约克大学组成的联合研究小组，通过将原子力显微镜与分子动力学的计算机模拟相结合，绘制并观察了DNA单链中每个单原子的运动和位置。研究人员拍摄的视频以前所未有的细节展示了当DNA在细胞内被挤压时，施加在DNA上的应力和应变是如何改变其形状的。

每个人体细胞都含有两米长的DNA，进化成扭曲、旋转、卷曲的结构来适应我们的细胞。这意味着环状DNA在基因组中无处不在，其扭曲的结构比对应的松弛结构表现出更大的动态行为。

研究小组研究了DNA微环，它的两端连在一起形成一个环。DNA微环在放松位置(即没有扭曲)的显微图像显示很少运动。DNA在扭曲中加倍，突然变得更有动态，可以看出它采用了一些非常奇怪的“跳舞”动作。这些动态行为可能在帮助DNA寻找结合伴侣和促进生长方面发挥重要作用。

以前的研究表明，DNA微电路是健康和衰老的潜在指标，可以作为疾病的早期标志。因为DNA微环可以扭曲弯曲，也可以变得非常紧凑。研究人员表示，能够如此详细地研究扭曲和收缩的DNA微环如何挤压细胞，可能会导致新的医学干预措施的发展，包括改进基于DNA的诊断和治疗方法。