Nature遗传学：四链DNA是一种新调控？

　　2016年09月12日讯 DNA通常是螺旋梯一样的双螺旋，这种结构是最具代表性的生物学图标之一。实际上DNA还有一种独特的形态，那就是缠结在一起的四链体结构。在体外实验中，富含鸟嘌呤的DNA链很容易形成四链体。人们发现，这种四链体结构的确也存在于人类活细胞，可能具有重要的生物学功能。

　　2013年剑桥大学的研究团队在Nature Chemistry杂志上发表文章，通过有力证据首次证明G四链体结构的确存在于人体活细胞中。研究人员设计了一种特殊抗体，该抗体能够特异性的结合G四链体结构，但不能与双链DNA螺旋结合。他们将这种抗体与人类细胞在体外共同孵育，发现抗体结合在染色体上的多个不同位点。

　　现在这个团队又取得了新的突破。他们在Nature Genetics杂志上发表文章指出，G四链体往往位于基因（尤其是癌基因）的调控区域，可能在基因的启动和关闭中起重要作用。这些信息为癌症的诊断和治疗带来了新启示，有助于开发靶向性的新疗法。

　　“G四链体过去经常与癌症联系在一起，但这些关联大多是假设性的，”文章资深作者Shankar Balasubramanian教授说。“但我们发现，非癌细胞的G四链体也和基因的开关有关。”

　　研究人员对癌变前的人类细胞系进行研究，检测到了差不多一万个G四链体。研究显示，G四链体主要位于调控基因开关的DNA区域，特别是与癌症有关的基因。“我们观察到，G四链体的存在与相关基因的产出是相对应的，”Balasubramanian指出。这说明G四链体可能起到了类似表观遗传学修饰的作用，表观遗传学修饰可以在不改变DNA序列的情况下调控基因的活性。

　　这项研究还表明，G四链体有望成为癌症诊疗的新分子靶标。“我们一直想知道为何癌细胞对靶标G四链体的小分子更为敏感，”Balasubramanian说。“现在看来，癌变前的细胞（或癌细胞）具有更多的G四链体，可能因此对这类干预特别敏感。”

　　“G四链体位于转录因子控制细胞命运和功能的基因组区域，”文章第一作者Dr Robert H?nsel-Hertsch表示。“它们可能调控了基因组信息的编码和解读。这些发现将改变我们对整个过程的认识。”

　　人们普遍认为G四链体参与了基础的生理和病理过程。中国科学院动物研究所的科学家们经过深入研究发现了一种独特的G四链体。这种G四链体具有一个鸟嘌呤空位（G-vacancy）。鸟嘌呤衍生物（比如生理浓度的GTP）将鸟嘌呤填入这个空位，可以实现显著的结构稳定性。

　　为了揭开四链DNA的神秘面纱，伦敦帝国理工学院的研究人员开发了能够在活细胞中检测G四链体的荧光分子。他们在体外培养的人骨癌细胞中进行研究，用显微镜实时观察了荧光分子与四链DNA的相互作用。研究显示，这种荧光分子可以区别双螺旋DNA和四链DNA，因为它结合四链体时发光时间更长。