新技術看到微觀下DNA前所未見細節

DNA示意圖。（ShutterStock）

【大紀元2021年03月02日訊】（大紀元記者李少維編譯報導）科學家通過新的顯微鏡技術拍攝到至今為止分辨率最高的微觀基因的照片，發現它們「起皺、起泡、扭曲、不自然和奇怪」的形態，並且在活躍地蠕動著。

「眼見為實，可是對於微觀世界內的DNA，要看到其螺旋結構的全貌是很難的。」這份2月16日發表於《自然·通訊》（Nature Communications）期刊之研究的第一作者、英國謝菲爾德大學（The University of Sheffield）材料科學家佩恩（Alice Pyne）說，「從我們製作的視頻中看到DNA擰轉形態之前所未見的細節。」

這份研究將把拍攝到的同一個細胞內DNA的很多張高分辨率靜態圖像輸入電腦，並結合分子動力學計算機模擬系統，製作出一套DNA在微觀下如何活動的視頻。

合作研究者英國約克大學（University of York）的諾伊（Agnes Noy）說，顯微鏡照片和模擬系統配合得很好，讓他們「追蹤到DNA雙螺旋內每一個原子蠕動的形態」。

以前，科學家使用顯微鏡觀察DNA僅能看到分子靜態的圖像，只知道大量的染色體緊緻、有序地折疊、擠在細胞核內狹小的空間內，並不知道其內部形態。

近年的研究發現其中有一種形如「迷你圈」（minicircle）一樣的DNA片段。這些染色體片段頭尾相連，組成一個個很小的環形。科學家認為，這些環狀染色體結構是健康細胞的重要指標之一。

這份研究展示的視頻顯示，一些環形結構比較舒展，不具有擰轉形態，這些DNA相對比較平靜；而另一些環形結構體擰轉明顯，則在非常活躍地扭動著。研究者猜測，這些扭動可能與染色體尋找綁定對象及其生長過程密不可分。

美國貝勒醫學院（Baylor College of Medicine）生物學家齊奇德里奇（Lynn Zechiedrich）說，新的原子力顯微鏡照片以驚人的細節展現了DNA迷你圈「皺摺、起泡、扭曲、不自然和奇怪」的各種形態，「希望將來我們有能力控制這些結構」。

研究者表示，隨著對微觀下DNA這些隱祕運動機制的深入了解，將為開發各種強大的基因療法、基因診斷方法奠定重要的基礎。

責任編輯：葉紫微