揭开Z-DNA的神秘面纱

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　　美国科学家沃森和英国科学家克里克于1953年发现生物遗传物质的准确结构，即DNA双螺旋结构，宣告了分子生物学时代的开始。人类对大自然的认知又进了一步，而这一重大发现也被载入史册。
　　DNA的结构特性被定义为：“右手双螺旋”结构，螺旋直径为2纳米，旋转周期为10对碱基，呈现出规律、有序、精密的双股螺旋。但随着科技的发展，科研仪器精度的不断提高，研究人员发现了与沃森、克里克提出的DNA类似的新DNA结构，并分别命名为：A-DNA，B-DNA（沃森、克里克的DNA模型），Z-DNA。这是迄今为止，人类所发现的三种具有生物活性的DNA双螺旋结构。其中A-DNA更近似于B-DNA，但其螺旋较短较紧密。 A-DNA 一般只有在脱水的DNA样本或DNA与RNA混合配对时才会出现。
　　来自麻省理工学院的亚历山大教授等人，于1979年首次发现了一种左旋的DNA结构，并命名为Z-DNA。Z-DNA 的发现在分子生物领域掀起了新的探索风潮，亚历山大教授在麻省理工学院开设了专门实验室，致力于研究左旋DNA的机理。Z-DNA 与A/B-DNA 不同的是，它拥有左旋结构，两层核苷酸之间的距离不固定，呈锯齿状，每两对碱基出现一次螺旋结构。Z-DNA非常罕见，它只是生物体反应中短暂出现的中间产物。因为Z-DNA存在时间短的特性，所以对它的研究便显得十分艰难。
　　经过二十几年的不懈努力，Z-DNA的神秘面纱渐渐被揭示。人们发现了许多与Z-DNA有关的修饰蛋白，它们通过特定的氨基酸，与Z-DNA形成化学键，并修改DNA上的遗传信息。在许多研究中显示，Z-DNA的修饰蛋白，都含有一种名叫“Z alpha”的特定氨基酸序列，蛋白质能够通过这个区域，与DNA进行联合。
　　2004年，艾普多夫大学、杨百翰大学和麻省理工学院的生物实验室共同发现了一种含有“Z alpha”序列的类双RNA的蛋白激酶，这种蛋白激酶被特定的生物酸刺激后，能够磷酸化细胞内的生物因子2alpha，从而阻止病毒的蛋白表达，具有很高的医用价值。
　　亚历山大教授的实验室在2004年，率先发现了在人体中存在的Z-DNA修饰蛋白——ADAR1。它是一种脱氨基酶，在信使RNA中能够引起腺苷-肌苷的生成。之后的研究发现，ADAR1不仅仅存在于人体之中，还能够在无脊椎和脊椎动物中产生，缺少ADAR1的无脊椎动物会表现出行动的缺陷，缺少ADAR1的脊椎动物（如老鼠）会在胚胎期或成熟期之前死亡。这一系列的实验证明了ADAR1蛋白在动物生长发育过程中的重要作用。不仅如此，ADAR1在病毒侵染的过程中也扮演了重要的角色。德国生物学家哈特维希，在被alpha干扰素激活的细胞中，发现ADAR1加强了肝炎病毒的RNA修饰活动。这一重要的研究成果，对之后制造拮抗药物打下了重要的基础。
　　对于人体Z-DNA的研究现在才刚刚起步，亚历山大教授的实验室目前致力于研究痘病毒的Z-DNA蛋白表达以及Z-DNA修饰部位的研究，希望在不久的将来，科学家能够带给我们更多有关Z-DNA的新发现。
　　（作者单位：上海科技馆）
　　Z-DNA
　　Z-DNA，是DNA双螺旋结构的一种形式，具有左旋形态的双股螺旋（与常见的B-DNA相反），并呈现锯齿形状。在DNA进行转录或其他一些生理过程时就会产生Z-DNA结构。这是一种高能量的结构，常常需要特定蛋白帮助固定，所以Z-DNA非常罕见，只是生物体反应中短暂出现的中间产物。Z-DNA确实存在于生物系统中，而且至少在高等生物中有很重要的功能。
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