简述dna双螺旋结构要点 dna双螺旋结构特点 _生活知识

dna双螺旋结构特点（简述dna双螺旋结构要点）

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dna双螺旋结构的特点(dna双螺旋结构要点简介)
噬菌体(图片来源:NIAID)
1977年，发表在《自然》杂志上的一项研究发现，噬菌体的DNA中没有A碱基，但被一个新的碱基——二氨基嘌呤(Z碱基)完全取代，它与DNA双链中的T碱基配对。
最近，噬菌体Z基的研究迎来了新的进展。《科学》杂志的三篇文章共同揭示了一个惊人的结果:至少有100多种噬菌体可以在宿主体内合成Z碱基，它们的DNA都使用了Z和T、C和g的配对形式，为什么会出现这些新的碱基，它们可能会带来哪些变化？这些问题的答案也一一揭晓。
1953年，克里克和沃森在《自然》杂志上发表了一篇文章，揭示了DNA的双螺旋结构，1962年，他们与英国分子生物学家莫里斯·威尔金斯分享了诺贝尔生理学或医学奖。DNA由两条反平行的单链脱氧核糖核酸组成，含有四个碱基，其中A和T之间形成两个氢键，C和G之间形成三个氢键，用来维持DNA结构的稳定性。
近年来，除了组成DNA的四种常见碱基(A、T、C、G)外，科学家们发现双链DNA上的碱基可以被修饰，如甲基、甲酰基、羧基等。然而，这些修饰的碱基在DNA中所占的比例非常小。
最近，在《科学》杂志发表的三篇论文中，中法科学家发现大量噬菌体(一类病毒)中的DNA与其他生物不同。它的DNA结构也是稳定的双螺旋结构，但构成DNA的腺嘌呤(A碱基)被另一个碱基——二氨基嘌呤完全取代，简称Z碱基。其中一篇论文的通讯作者，天津大学药物科学与技术学院的张燕教授表示，这个碱基也是自然界中除了A、T、C、g之外，第五个可以形成DNA双螺旋结构的碱基。

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许多噬菌体的DNA由Z、T、C和G碱基组成(图片来自纸张)
“这个新碱基打破了此前克里克等人定义的经典DNA双螺旋结构，我们可以称之为可以构建DNA双螺旋的‘第五碱基’”，张艳在接受《环球科学》采访时表示。“在研究中，我们发现这种DNA的稳定性高于传统DNA，我们推测Z和T可能形成三个氢键。这也意味着DNA具有新的物理和化学特性。”法国科学家发表的另外两篇文章也证实了张炎教授等人的研究。
没人关心的研究。1977年，Z-base首次出现在《自然》杂志上的一篇文章中。当时，苏联科学家分析了能够感染蓝绿藻的S-2L噬菌体(也称为噬藻体)的基因。根据光谱分析数据，他们发现除了T、C、G还有另一个碱基，并通过酸水解实验证实了这个未知的碱基是二氨基嘌呤(Z) 。
首次发现这一现象后，他们通过酶解实验反复验证，证实了S-2L噬菌体的DNA确实是由这四个碱基的脱氧核苷酸组成，其中Z和T的含量相近，在DNA中是成对的。然而，在随后的几十年里，并没有相关的研究进展。
张燕教授等人长期从事酶学和生物基础代谢的研究，对S-2L噬菌体给予了关注。当他们重新检查这篇文章时，问题也出现了——为什么这个噬菌体的DNA含有新的碱基？这个碱基是怎么合成的？
在新的研究中，他们发现在S-2L噬菌体入侵宿主后，它会使用由自身基因合成的两种酶——Datpase和PurZ 。PurZ起到了关键作用。它可以与细菌中的酶一起促进二氨基嘌呤脱氧核苷酸(如dZTP)的形成。随后，S-2L噬菌体自身的DNA聚合酶可以以其为底物，向新合成的噬菌体DNA中添加Z碱基。
噬菌体DNA中A碱基的消失也依赖于dATPase 。它可以直接降解含A碱基的脱氧核苷酸，阻止其参与DNA合成。除了S-2L噬菌体外，一些噬菌体还可以合成酶DUF550，不仅可以与PurZ协同提高噬菌体合成dZTP的效率，还可以部分降解含A碱基的脱氧核苷酸。

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噬菌体的四种酶(红色)在合成DNA(含Z碱基)中的作用。来自纸张的图像
为什么这个噬菌体需要一个新的碱基？这与他们的生活方式密切相关。噬菌体可以吸附在细菌表面，像注射器一样把自己的DNA注入细菌。然而，在细菌能够大量繁殖之前，它首先需要面对细菌中的“免疫系统”——限制性内切酶。当外来DNA入侵时，细菌限制性内切酶可以切割这些外来DNA上的特定基因序列，促进其降解。
当DNA序列中的一个碱基被完全取代时，细菌中的限制性内切酶就无法识别它，所以细菌没有防御措施，只能等待噬菌体占领它。S-2L噬菌体并不是唯一能利用这种新碱基的噬菌体。在《科学》杂志发表的文章中，张燕等人发现了100多种能表达PurZ及相关基因的噬菌体，其中大部分来自Podoviridae和Siphoviridae 。他们推测，如果一个噬菌体的基因组中含有合成PurZ等基因，就可以证明其DNA中的A碱基被Z碱基完全取代，那么拥有这种DNA的噬菌体可能远不止这些。为了证明这个猜想，他们需要一种新的噬菌体来验证它。
从头开始为了验证这个猜想，他们选择了一种能感染不动杆菌的噬菌体SH-AB 15497 。由于噬菌体DNA序列的特殊性，只能通过化学分析方法——液相色谱和纳米孔测序技术进行测序。

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与Z-碱基合成相关的酶基因在不同噬菌体基因组中的分布(图片来自论文)
通过与上海科技大学赵教授和美国伊利诺伊大学团队的合作，张燕教授等人最终确认噬菌体SH-Ab 15497的DNA中碱基组成为Z、T、G、c，在培养噬菌体时，发现当感染细菌时，可以快速破解细菌，这意味着细菌的“免疫系统”失效，新的DNA组成并不影响噬菌体的繁殖。
在《科学》杂志的另外两篇论文中，一项研究证实了PurZ在通过能够感染弧菌的噬菌体合成Z-碱基中的关键作用。此外，PurZ似乎与古细菌中的PurA相似。另一篇文章表明，通过长尾噬菌体将PurZ酶基因连接到DNA上的DNA聚合酶与细菌中含有的DNA聚合酶I非常相似。这一发现表明，很久以前，细菌中就存在Z碱基和A碱基。
可解决的问题Z-碱基的发现不仅动摇了1953年克里克和沃森提出的DNA双螺旋结构，也推动了更多实际研究的发展。张燕教授说:“目前我们只知道这种DNA的分子结构比较稳定，其他理化性质还需要进一步研究。“然而，有了迄今为止发现的PurZ等酶，我们可以大量、低成本地合成这些酶来合成这种DNA，然后确认并利用它的特性。”
这些应用将扩展到许多方面，如脱氧核糖核酸折纸、脱氧核糖核酸存储技术和噬菌体治疗。这种DNA比传统DNA更稳定，可能会增加DNA折纸结构的稳定性和折叠效率。新碱基的加入可能会增强DNA存储中的信息加密能力。
【简述dna双螺旋结构要点 dna双螺旋结构特点】在公共卫生领域，超级耐药菌的传播使得更多的抗生素失效。然而，噬菌体疗法让人们看到了对抗耐药细菌的一线希望。然而，目前这种疗法仍然存在障碍。不是所有的噬菌体都能工作。在治疗特定的超耐药细菌感染时，往往需要在各种环境中寻找一些具有特定作用的噬菌体，这是一项极其繁琐的任务。这些含有新DNA的噬菌体可以忽略细菌中的“免疫系统”，并可能在这种疗法中发挥作用。