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    揭开DNA糖的秘密(图)

    人工模拟DNA,通常的五碳糖被替换成了六个碳的糖。通过改变形成DNA骨架的糖的结构,研究人员可以制作并实验DNA的变体。天然的DNA变体可能是DNA在完成最终结构前的存在形式。这些变体可以解释为什么DNA的遗传体系较其它的可能形式更有优势。如果能从化学或功能上改变这些分子,就可以知道它们中哪些部分是特殊的、为什么它们是最佳的以及为什么它们优于其它形式。

      尽管在1992年就首次人工合成了DNA,但一直没有它的详细分子结构形态。伊格里的高分辨结构为解答为什么DNA是这种结构这一疑问提供了答案。虽然人工DNA在结构上与天然DNA 有很多相似,也比天然DNA更稳定,但也有许多不同之处,它看上去像一条“缓慢扭转的带子”,而天然DNA像急速盘旋的梯子。

      伊格里的分子结构还证明,人工DNA在碱基结合时更具机动性。正常DNA碱基遵循相对严格的结合顺序:鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)结合,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)结合。在“沃森-克里克”碱基配对中,G-C结合较A-T或其它结合要稳定。在人工DNA中,沃森-克里克碱基配对规则发生了改变。例如,G-C近似于G-G或A-A,因此人工DNA有更多样的配对体系,是骨架中糖的性质影响了配对规则。

      尽管人工DNA表现出碱基配对的多样化和热动力稳定性,但它分子结构的其它特性将它排除在有生命力的遗传体系之外。例如,它不能与其它核酸配对,而DNA和RNA能够而且必须互相配对;在倾斜角度上,人工DNA糖支架与碱基之间形成的配对梯阶需要严格按照逆平行排列,而DNA是平行方向排列;人工DNA梯级之间不规则的空间使其不能有统一的DNA结构来储存遗传信息。这一发现证明,羟基化的六碳糖不能形成像天然DNA那样具有有效承载遗传信息的稳定的碱基配对体系。六碳结构含有太多原子,体积太庞大。

      结构上的新认识是许多学科探寻地球生命起源的基础核心。假如DNA和RN-段不是以这种形式结合形成的,我们所知道的生命将不会存在。


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