江南都市报2024年10月11日发布:基因仅为DNA？最新研究或改变教科书定义

分子生物学的微观研究总是带来惊人的发现

最新分子生物学研究证实，基因之所以仅仅是DNA而不是它的“孪生兄弟”RNA，在于它们的碱基配对存在根本不同，而不是教科书长期以来描述的单双螺旋差异。

该研究发表于8月1日的《自然杂志——结构与分子生物学分刊》（Nature Structural and Molecular Biology），指出DNA与RNA的根本差别在于是否能出现一种碱基对。DNA会出现Hoogsteen碱基对而具有非常灵活多变的适应性，RNA因为不出现这个碱基对而坚硬、不易弯曲、不能纠错。

这个发现可能改写教科书的定义，因为人们一直认为DNA和RNA的根本差别在于DNA为双螺旋结构而RNA为单螺旋。

该研究的资深生物化学家、杜克大学哈甚·阿尔哈甚密（Hashim M. Al-Hashimi）说：“这些简单优美的化学结构中存在惊人的复杂性，直到现在我们才有机会看到其中全新层次或维度的情况。”

研究人员观察的分子结构模拟图

一直以来，教科书上说，RNA（核糖核酸）与DNA（脱氧核糖核酸）虽然仅仅存在多氧和少氧的区别，但最重要的差异在于DNA是双螺旋结构、RNA是单螺旋结构。

在1953年，英国科学家沃森与克里克测定DNA为两条优美平行分布及彼此盘绕的长链，构成著名的双螺旋化学结构。DNA分子形如螺旋楼梯，每个阶梯是由四种称为碱基的更小分子模块极其规律地组成。

之后，科学家逐渐发现，DNA双螺旋结构是一个更宽大、灵活的分子，易于修补化学损伤；与之相反，如果RNA扭曲成双螺旋，则会变得坚硬和不易弯曲以及不能容纳和处理化学损伤，一旦损伤即完全崩溃。

报导说，但是直到五年前，阿尔哈甚密等人才发现，DNA在与蛋白质结合或受到化学刺激损害时出现Hoogsteen碱基对，之后随着DNA从蛋白质上释放或修复碱基损伤，Hoogsteen碱基对也消失，整个DNA分子回复为正常状态。

阿尔哈甚密说：“DNA似乎在它的结构中添加Hoogsteen碱基对的构型，实现在细胞内变形等更多功能。”而RNA分子不会出现Hoogsteen碱基对，一段损伤只会导致RNA裂开，这和DNA的表现不同。

该研究的第一作者Zhou解释，DNA中形成的Hoogsteen碱基对起到修复分子损伤的作用，与之相反，RNA不具备这种能力。

阿尔哈甚密补充道：“我们感到惊讶，对于双螺旋这样一个基本结构，竟然这么晚才发现这些基本性质。我们需要继续集中深入研究这些基本的生命分子。”