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基因找到没有配对者的合作伙伴

2019-01-18 10:22:01 • 来源：

一项新的研究提供了更多的证据，证明DNA的相同部分可以在没有其他分子的帮助下相互匹配。我们体内的DNA分子携带称为基因的片段编码的遗传信息。每个基因编码生物体中的某种属性，特征或功能。然而，基因经常受损并需要修复。

基因找到没有配对者的合作伙伴

在称为同源重组的一个修复过程中，受损的破碎基因被备用的完整DNA拷贝的相同基因替换。由于交换“错误”基因导致的错误导致各种遗传疾病，例如导致快速衰老的早衰症状。除了修复基因外，同源重组在繁殖和进化中也是至关重要的，因为它允许我们从每个亲本获得的基因被混洗在一起。所谓的重组蛋白在这个过程中进行基因的复制和替换。虽然蛋白质负责重组过程，但尚不知道同源基因如何事先找到彼此。人类DNA中有超过20,000个基因，DNA链被卷成复杂的染色体束，因此在不同的DNA链上找到同源基因并非易事。

新证据

伦敦帝国理工学院和美国国立卫生研究院(NIH)的研究小组于2008年对多个DNA分子进行了实验，结果发现具有相同遗传密码的DNA分子能够在没有任何外界帮助的情况下找到它们的匹配 - 没有蛋白质或其他分子引导它们彼此相对。

这些实验表明，在溶液中随机混合的两组相对短的相同的双链DNA片段将与相同类型的那些自发地组合在一起。由Mara Prentiss教授领导的哈佛大学研究人员后来的研究发现了更长的同源双链DNA配对的进一步证据。

现在，在今天发表在皇家学会会刊A上的一项新的Harvard和Imperial联合研究中，研究小组提出了一个分子内长长的相同DNA片段之间的吸引力的证据。哈佛团队负责实验，而帝国集团则专注于数据的分析和解释。

哈佛大学的研究小组将双链DNA的一端固定在一个非常小的溶液容器的底部，并将磁珠连接到另一端。这允许他们操纵分子并使用磁铁将其拉直。

他们构建了双链DNA分子，其中包含相同遗传密码的长切片，并且相反的方向 - 头对头 - 并将它们的行为与没有相同切片的DNA进行比较。

研究小组观察到，在以固定力将磁珠从容器底部拉开时，具有相同切片的DNA分子比其他DNA分子拉直得更少。其原因是具有匹配部分的分子自身折叠并形成环，从而配对相同的基因。

DNA惊喜

自2001年以来，帝国大学化学系的Alexei Kornyshev教授一直在研究和建议配对相同DNA序列的物理机制。本文的主要作者Dominic Lee博士在该研究中发挥了重要作用。

Lee博士说：“在证实了单个DNA 分子中相同序列之间的相互作用之后，在这些新的基于哈佛的实验中，下一步将是进一步探索识别机制。独立于此，我们也希望新结果将触发在真实细胞中进行实验，看看识别过程是否以同样的方式自然地发生在同源基因上。“

共同作者Kornyshev教授补充说：“我们很高兴能在试管中看到这种行为。如果这种机制在某种程度上被天生利用，那么这又是DNA中令人惊奇的结构中的另一个功能，它永远不会让我们感到惊讶。”

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