科學家已經解密了DNA的”機械密碼” 有望扭轉癌症發展過程
由英國杜倫大學領導的一個國際研究小組通過破譯DNA的機械密碼,發現了以前未知的自然界在DNA序列中編碼生物信息的方式。該團隊使用了他們開發的名為”環形測序”的下一代DNA測序技術,以證明沿著一段DNA的特定鹼基序列決定了分子的局部彎曲性。通過大量的測量,再加上計算分析和機器學習,他們確定了機械代碼,即局部序列和DNA局部變形能力之間的映射。
DNA的機械密碼指的是DNA的物理特性,這些特性對其作為遺傳材料的功能很重要。這些特性包括雙螺旋結構、鹼基配對的穩定性、以及分子的彈性和靈活性。這些特性使DNA能夠存儲和傳輸遺傳信息,它們受到溫度、濕度和pH值等各種因素的影響。
此外,研究人員發現,DNA的機械代碼可以被”甲基化”所改變,這是一種已知的化學修飾,DNA鹼基在生物體發育的不同階段通常會受到這種修飾。不正常的甲基化已經與幾種癌症有關。
甲基化改變機械代碼的發現,提出了一種可能性,即生物發展程序或諸如癌症等疾病,可能通過改變通過機械代碼編碼的信息來實現其對細胞的部分影響。
這項研究是與來自美國約翰霍普金斯大學、西班牙巴塞羅那科技學院和西班牙巴塞羅那大學的同事一起進行的。它已經發表在《自然-結構與分子生物學》雜誌上。
該研究的主要作者,杜倫大學的Aakash Basu博士說。”DNA是一本書,包含細胞生存所需的指令。但這是一本非常特殊的書,你翻開一頁,修復一頁的撕裂,或折疊一頁的能力,都取決於寫在這一頁上的文字。這是因為在DNA這本書中,這些字在某種程度上也控制著紙張的機械性能”。
他們指出,眾所周知,閱讀、複製、包裝和修復儲存在沿著DNA的鹼基序列(As、Ts、Gs和Cs)中的遺傳信息,經常涉及需要DNA局部機械變形的過程。
研究人員提供的證據表明,在從哺乳動物到細菌的各種生物體中,自然界和進化已經利用機械密碼來局部控制DNA的變形性,從而反過來控制需要DNA機械變形的關鍵生物過程。
研究人員希望這一知識能夠指導未來的治療和生物工程發展。