小时候系鞋带缠成结,拉的时候卡壳的感觉还记得不?过去几十年,科学家看DNA过纳米孔时的奇怪信号,也以为是“打结”了——直到剑桥卡文迪什实验室的团队最近发了《物理评论X》的研究,才发现这是个大误会:DNA根本没打结,是被拧成了更“顽固”的螺旋结构!

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纳米孔里的“信号谜案”

纳米孔实验现在挺常用的:把DNA拉过一个比它宽一点点的微小的小孔,孔里通着电流。正常情况下,DNA过孔会挡住电流,信号是平滑的;但有时候信号会突然变乱,还持续很久。

过去科学家怎么想?类比鞋带:鞋带过窄口打结,拉的时候就卡,信号乱。所以他们断定:DNA也打结了,信号异常就是结导致的。

真相砸脸:不是结,是“绕成的电话线”

最近实验推翻了这个结论。研究团队用玻璃和氮化硅做纳米孔,换了不同电压、不同长度的DNA来测。

他们发现:那些“信号异常”的情况,远多于“打结能解释的数量”——比如电压越高、DNA越长,异常信号越多。这说明根本不是打结,而是另一种结构。

这种结构叫“plectonemes”(中文大概是“超螺旋缠绕”),简单说就是DNA自己绕自己,像绕起来的旧电话线,不是真的“结”(结是穿过去的,这个是拧成的)。

扭转力从哪来?水的“小动作”

为啥会拧成这样?因为孔里的“电渗流”——电流带动孔里的水流,水流会让DNA转起来(像水流转小棍子)。转的时候产生的“扭矩”会传到孔外的DNA上,让外面的部分绕成plectonemes。

和结不一样:结被拉的时候会松,信号只乱一下就好;但plectonemes能变大,还能一直跟着DNA过孔,信号乱很久。

为了确认,团队还做了“缺口DNA”:在DNA上切小口子,阻止扭转传递。结果plectonemes直接少了90%以上——这就实锤了!

除了“纠错”,还有啥用?

这个发现不止是“打科学家脸”,还有实际用处:

  • 生物上:细胞里DNA也经常缠成这样,和酶的作用有关,能帮我们更懂基因组怎么组织、怎么稳定。
  • 技术上:纳米孔传感器现在能分辨“结”和“plectonemes”了(结信号短,plectonemes信号长),以后能更灵敏地测DNA损伤(比如缺口),甚至早期发现疾病。
  • 纳米技术:还能用来操控DNA之类的生物分子,开发新工具。

原来DNA不是“爱打结的熊孩子”,是“爱拧成弹簧的小调皮”~你以前以为DNA会打结吗?评论区聊聊你知道的DNA小秘密,比如它平时在细胞里怎么“卷”的?