四螺旋DNA的形成首次在活的人类细胞中被追踪

DNA通常形成1953年发现的经典双螺旋结构——两股相互缠绕。在试管中已经形成了其他几种结构，但这并不一定意味着它们是在活细胞中形成的。

四螺旋结构，称为DNA g -四重链(G4s)，此前已在细胞．然而，所使用的技术要么杀死细胞，要么使用高浓度的化学探针来观察G4的形成，所以直到现在，在正常条件下，它们在活细胞中的实际存在还没有被追踪到。

来自剑桥大学、伦敦帝国理工学院和利兹大学的一个研究团队发明了一种荧光标记，能够附着在人类活细胞中的G4s上，使他们首次看到这种结构是如何形成的，以及它在细胞中起着什么作用。

这项研究发表在今天的化学性质．

重新思考DNA的生物学

首席研究员之一Marco Di Antonio博士在剑桥大学Shankar Balasubramanian教授的实验室开始了这项工作，现在领导着帝国理工化学系的一个研究团队，他说:“我们第一次能够证明四螺旋DNA存在于我们的细胞中，是由正常细胞过程产生的稳定结构。这迫使我们重新思考DNA的生物学。这是基础生物学的一个新领域，可以为癌症等疾病的诊断和治疗开辟新的途径。

“现在我们可以在细胞中实时跟踪G4s，我们可以直接询问它们的生物学作用。我们知道它似乎在癌细胞中更普遍，现在我们可以探究它在发挥什么作用，以及如何阻止它，并可能设计出新的治疗方法。”

研究小组认为，在DNA中形成G4s是为了暂时保持它的开放，并促进转录等过程，在转录过程中，DNA指令被读取，蛋白质被制造。这是一种'基因表达，这时DNA中的部分遗传密码被激活。

G4s似乎更多地与癌症相关的基因有关，并且在癌细胞中被检测到的数量更多。现在有了一次成像单个G4的能力，研究小组表示，他们可以追踪它们在特定基因中的作用，以及它们在癌症中的表达方式。这一基础知识可以为阻断这一过程的药物提供新的靶点。

自然形成的

该团队能够对单个G4s成像的突破，源于对通常用于探测细胞工作的机制的重新思考。此前，该团队使用的抗体和分子可以找到并附着在G4s上，但这些都需要非常高浓度的“探针”分子。这意味着探针分子可能会破坏DNA，并导致它们形成G4s，而不是检测到它们自然形成。

Aleks Ponjavic博士现在是利兹大学物理与天文学院和食品科学与营养学院的学者，他在David Klenerman教授的实验室联合领导了这项研究，并开发了用显微镜观察新荧光标记的方法。

他说:“科学家需要特殊的探针来观察活细胞内的分子，然而这些探针有时会与我们试图观察的物体相互作用。”通过使用单分子显微镜，我们可以在比以前低1000倍的浓度下观察探针。在这种情况下，我们的探测器与G4结合仅几毫秒，而不影响其稳定性，这使我们能够在不受外部影响的自然环境中研究G4的行为。”

对于新人探针该团队使用了一种非常“明亮”的荧光分子，这种分子的量很小，可以很容易地粘附在G4s上。少量的G4意味着他们不可能对细胞中的每一个G4进行成像，而是可以识别和跟踪单个G4，使他们能够了解它们的基本生物学作用，而不影响它们在细胞中的总体普遍性和稳定性。

研究小组能够证明，G4s的形成和消散速度非常快，这表明它们的形成只是为了执行某种功能，如果它们持续时间过长，可能会对正常的细胞过程产生毒性。

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